- שיטות מגנט
- כיצד למגנט עצם פרומגנטי?
- דוגמאות
- מגנט אינדוקציה
- משפשף מגנטציה
- מגנטציה ליצירת קשר
- שיטה חשמלית למגנט
- מגנט במכה
- מגנט על ידי קירור
- הפניות
המגנטיזציה או המגנטיזציה היא כמות וקטור כי הוא ידוע גם בשם כוח וקטור המגנטיזציה. זה מסומן כ- M ומוגדר כרגע המגנטי m לכל נפח יחידה V. באופן מתמטי הוא בא לידי ביטוי באופן הבא:
M = d m / dV
יחידות M במערכת הבינלאומית של SI היחידות הינן אמפר מטר /, זהים לאלה של השדה המגנטי H . הסימון בסוג מודגש הוא לציין שמדובר בווקטורים ולא בסקלים.
איור 1. מגנטים של פריט בצורת טבעות. מקור: Wikimedia Commons.
כעת, הרגע המגנטי של חומר או חומר הוא ביטוי לתנועת המטענים החשמליים בתוך האטום, בעיקרון זה של האלקטרון.
באופן עקרוני ניתן לדמיין את האלקטרון שבתוך האטום כמעגל סגור זעיר של זרם, בעוד שהוא מתאר מסלול מעגלי סביב הגרעין. במציאות האלקטרון אינו מתנהג בצורה זו על פי המודל הקוונטי-מכני של האטום, אך הוא עולה בקנה אחד עם זה מבחינת האפקט המגנטי.
בנוסף, לאלקטרון יש אפקט ספין, המקביל לסיבוב על עצמו. תנועה שנייה זו מייצרת תרומה חשובה עוד יותר למגנטיות מוחלטת של האטום.
כאשר החומר ממוקם בתוך שדה מגנטי חיצוני, הרגעים המגנטיים של שתי התרומות מתיישרים ויוצרים שדה מגנטי בתוך החומר.
שיטות מגנט
מגנטציה של חומר פירושה להעניק לו תכונות מגנטיות, באופן זמני או קבוע. אך על החומר להגיב באופן מתאים למגנטיות כדי שזה יקרה, ולא כל החומרים כן.
תלוי בתכונות המגנטיות שלהם והתגובה שיש להם לשדה מגנטי חיצוני כמו זה של מגנט, חומרים מסווגים לשלוש קבוצות גדולות:
דיאמנטית
-פרמגנטית
פרומגנטית
כל החומרים יהלומים מגנטיים, שתגובתם מורכבת מדחייה חלשה כאשר הם ממוקמים באמצע שדה מגנטי חיצוני.
פרמגנטיות מצידה אופיינית לחומרים מסוימים החווים משיכה לא אינטנסיבית במיוחד לתחום חיצוני.
עם זאת, חומרים פרומגנטיים הם אלה עם התגובה המגנטית החזקה מכולם. מגנטיט הוא תחמוצת ברזל שהיא מגנט טבעי המוכר מיוון העתיקה.
איור 2. מגנטיט או אבן שקע מברזיל. מקור: Wikimedia Commons.
שיטות המגנט שתוארו להלן עושות שימוש בחומרים בעלי תגובה מגנטית טובה בכדי להשיג את האפקטים הרצויים. אך ברמת הננו-חלקיקים ניתן אפילו למגנט זהב, מתכת שלרוב אין לה תגובה מגנטית מדהימה.
כיצד למגנט עצם פרומגנטי?
אלא אם כן החומר הוא מגנט טבעי, כמו חתיכת מגנטיט, הוא בדרך כלל מפוריד או מפוריד. זה מוביל לסיווג נוסף של חומרים מגנטיים:
- קשה , שהם מגנטים קבועים.
- רכה או מתוקה , שלמרות שאינם מגנטים קבועים, יש להם תגובה מגנטית טובה.
- חצי קשה , בעל תכונות ביניים בין האמור לעיל.
התגובה המגנטית של חומרים פרומגנטיים נובעת מהעובדה שהתחומים המגנטיים מסודרים בתוכם , אזורים עם וקטורי מגנטציה מסודרים באופן אקראי.
זה גורם לביטול וקטורי המגנט והמגנטציה נטו אפס. מסיבה זו, כדי ליצור מגנטציה, יש לכוון את וקטורי המגנטציה, לצמיתות או לפחות לזמן מה. בדרך זו ממגנט החומר.
ישנן כמה דרכים להשיג זאת, למשל על ידי מגנטציה אינדוקציה, מגע, שפשוף, קירור ואפילו פגיעה בחפץ, כמפורט להלן.
דוגמאות
שיטת המגנטציה שנבחרה תלויה בחומר וביעדי ההליך.
ניתן ליצור מגנטים מלאכותיים למגוון רחב של פונקציות. כיום מגנטים ממגנט תעשייתי, בעקבות תהליך זהיר מאוד.
מגנט אינדוקציה
בשיטה זו החומר המיועד למגנט ממוקם במרכז שדה מגנטי אינטנסיבי, כמו זה של אלקטרומגנט חזק. באופן זה התחומים והמגנטיזציה שלהם מתאימים מיידית לשדה החיצוני. והתוצאה היא שהחומר ממוגנט.
בהתאם לחומר, הוא יכול לשמור על המגנטציה המתקבלת באופן קבוע, או שהוא יכול לאבד אותו ברגע שהשדה החיצוני נעלם.
משפשף מגנטציה
שיטה זו מחייבת לשפשף קצה אחד של החומר שממגנט בעזרת מוט המגנט. זה חייב להיעשות באותו כיוון, כך שבאופן זה אזור השפשוף קולט את הקוטביות ההפוכה.
זה יוצר אפקט מגנטי, באופן שבקצה השני של החומר נוצר מוט מגנטי מנוגד, מה שמביא למגנט החומר.
מגנטציה ליצירת קשר
במגנטציה של מגע, האובייקט שיש לממגנט חייב לבוא במגע ישיר עם המגנט, כך שהוא יקבל את המגנטציה שלו. יישור הדומיינים באובייקט המיועד למגנט מתרחש כאפקט מפל, המגיע מהקצה במגע לקצה השני במהירות.
דוגמה אופיינית למגנטציה של מגע היא חיבור קליפ למגנט קבוע, והמגנט יישאר ממוגנט, ומושך אליו קליפים אחרים ליצירת שרשרת. זה עובד גם עם מטבעות ניקל, מסמרים ופיסות ברזל.
אבל ברגע שהקליפ, הציפורן או המטבע הראשון מוציאים מהמגנט, המגנטציה של האחרים נעלמת, אלא אם כן מדובר במגנט חזק באמת המסוגל לייצר מגנטציה קבועה.
שיטה חשמלית למגנט
החומר שיש למגנט עטוף בחוט מוליך דרכו מועבר זרם חשמלי. זרם חשמלי אינו אלא מטען נע שמייצר שדה מגנטי. שדה זה אחראי למגנט החומר המונח בפנים וההשפעה היא להגדיל מאוד את השדה שנוצר.
ניתן להפעיל ולבטל את המגנטים שבכך נוצר כרצונם, פשוט על ידי ניתוק המעגל, בנוסף לעובדה שניתן לשנות את כוח המגנט על ידי העברת זרם פחות או יותר. הם נקראים אלקטרומגנטים ואיתם תוכלו בקלות להזיז חפצים כבדים או להפריד מגנטים מחומרים לא מגנטיים.
מגנט במכה
ניתן למגנט מוט ברזל או אפילו ארון תיוק מתכת על ידי הכאתו פנימה בשדה מגנטי. באזורים מסוימים השדה המגנטי של כדור הארץ חזק דיו בכדי להשיג השפעה זו. מוט ברזל הפוגע בקרקע אנכית יכול להפוך לממגנט מכיוון שלשדה המגנטי של כדור הארץ יש רכיב אנכי.
מגנטציה נבדקת באמצעות מצפן שמונח על גבי המוט. לארון תיוק, מספיק לפתוח ולסגור את המגירות בנחישות מספקת.
מכה יכולה גם להוריד את המגנטיזציה של מגנט, מכיוון שהיא הורסת את סדר הדומיינים המגנטיים בתוך החומר. לחום יש גם אותה השפעה.
מגנט על ידי קירור
ישנם פנים כמו לבות בזלת בפנים כדור הארץ, שכשמקררים אותם בנוכחות שדה מגנטי, שומרים על המגנטציה של השדה האמור. בחינת סוגים אלו של חומרים היא עדות לכך שהשדה המגנטי של כדור הארץ שינה את האוריינטציה שלו מאז שנוצר כדור הארץ.
הפניות
- Figueroa, D. (2005). סדרה: פיזיקה למדע והנדסה. כרך 6. אלקטרומגנטיות. נערך על ידי דאגלס פיגארואה (USB).
- יואיט, פול. 2012. מדע פיזיקלי רעיוני. ה 5 . אדון פירסון.
- Kirkpatrick, L. 2007. פיזיקה: מבט על העולם. 6 ta עריכה מקוצרת. לימוד Cengage
- לונה, מ. הידעת שזהב יכול להיות אבן שואבת? התאושש מ: elmundo.es.
- Tillery, B. 2012. מדעי הפיזיקה. מקגרו היל.