למגנטים, כמו צעצועים שנדבקו למקרר הביתי שלכם, או פרסות שהוצגו בפניכם בבית הספר יש כמה תכונות חריגות. בנוסף, יש להם מוטות.
התקרב לשני מגנטים. הקוטב הדרומי של מגנט אחד יימשך לקוטב הצפוני של אחר. הקוטב הצפוני של מגנט אחד דוחה את הקוטב הצפוני של השני.
זרם מגנטי וחשמלי
השדה המגנטי נוצר על ידי זרם חשמלי, כלומר אלקטרונים נעים. אלקטרונים הנעים סביב גרעין אטומי נושאים מטען שלילי. התנועה המכוונת של מטענים ממקום למקום נקראת זרם חשמלי. זרם חשמלי יוצר שדה מגנטי סביב עצמו.
שדה זה עם קווי הכוח שלו, כמו לולאה, מכסה את נתיב הזרם החשמלי, כמו קשת העומדת מעל הכביש. לדוגמה, כשמנורת שולחן נדלקת והזרם זורם דרך חוטי הנחושת, כלומר האלקטרונים בחוט קופצים מאטום לאטום ונוצר שדה מגנטי חלש סביב החוט. בקווי העברה מתח גבוה, הזרם חזק בהרבה מאשר במנורת שולחן, ולכן נוצר שדה מגנטי חזק מאוד סביב חוטי הקווים הללו. לפיכך, חשמל ומגנטיות הם שני צדדים של אותו מטבע - אלקטרומגנטיות.
תנועת אלקטרונים ושדה מגנטי
תנועת האלקטרונים בתוך כל אטום יוצרת שדה מגנטי זעיר סביבו.אלקטרון הנע במסלול יוצר שדה מגנטי דמוי מערבולת. אך מרבית השדה המגנטי נוצר לא על ידי תנועת אלקטרון במסלולו סביב הגרעין, אלא על ידי תנועת האלקטרון סביב צירו, מה שמכונה ספין האלקטרונים. ספין מאפיין את סיבוב האלקטרון סביב צירו, כמו תנועת כוכב לכת סביב צירו.
מדוע חומרים ממוגנטים ולא ממוגנטים
ברוב החומרים, כמו פלסטיק, השדות המגנטיים של אטומים בודדים מכוונים באופן אקראי ומבטלים זה את זה. אבל בחומרים כמו ברזל, אטומים יכולים להיות מכוונים כך שהשדות המגנטיים שלהם יתווספו, כך שמגנטית חתיכת פלדה. אטומים בחומרים קשורים לקבוצות הנקראות תחומים מגנטיים. השדות המגנטיים של תחום נפרד אחד מכוונים לכיוון אחד. כלומר, כל תחום הוא מגנט קטן.
תחומים שונים מכוונים במגוון רחב של כיוונים, כלומר לא מופרעים ומרווים אחד את השדות המגנטיים של זה. לכן, רצועת פלדה אינה מגנט. אבל אם אנו מצליחים לכוון את התחומים לכיוון אחד, כך שכוחות השדות המגנטיים יתווספו, אז יש להיזהר! רצועת הפלדה תהפוך למגנט רב עוצמה ותמשוך כל חפץ ברזל מסמר למקרר.
עובדה מעניינת: עפרות ברזל מגנטיות מינרליות הן מגנט טבעי. אך עדיין, רוב המגנטים מיוצרים באופן מלאכותי.
איך מגנטים
איזה כוח יכול לגרום לאטומים ליצור קו דליל ליצירת תחום אחד גדול? מקם את רצועת הפלדה בשדה מגנטי חזק.בהדרגה בזה אחר זה כל התחומים יפנו לכיוון השדה המגנטי המיושם. כאשר הם מסתובבים, הדומיינים ימשכו אטומים אחרים לתנועה זו, יגדלו בגודל, ממש נפוחים. ואז התחומים המכוונים זהה יתחברו, ועכשיו, בבקשה, רצועת הפלדה הפכה למגנט.
אתה יכול להפגין את זה לחבריך עם מסמר פלדה רגיל. הכניסו את הציפורן לשדה המגנטי של מגנט פרסה גדול. החזק אותו שם מספר דקות עד שתחומי הציפורניים יתיישרו בכיוון הנכון. ברגע שזה יקרה, הציפורן תהפוך לזמן קצר למגנט. בעזרתו, תוכלו אפילו להרים סיכות שנפלו מהרצפה.