Как работят магнитите?

Магнит е всеки материал, способен да произвежда магнитно поле. Тъй като всеки движещ се електрически заряд генерира магнитно поле, електрони са мънички магнити. Този електрически ток е един от източниците на магнетизъм. Въпреки това, електроните в повечето материали са ориентирани на случаен принцип, така че има малко или никакво нетно магнитно поле. Казано по-просто, електроните в магнит са ориентирани по същия начин. Това се случва естествено в много йони, атоми и материали, когато се охлаждат, но не е толкова често при стайна температура. Някои елементи (например желязо, кобалт и никел) са феромагнитни (могат да бъдат индуцирани да се намагнетизират в магнитно поле) при стайна температура. За тези елементи, електрическият потенциал е най-нисък, когато магнитните моменти на валентните електрони са подравнени. Много други елементи са диамагнитно. Непарните атоми в диамагнитните материали генерират поле, което слабо отблъсква магнит. Някои материали изобщо не реагират с магнити.

Атомният магнитен

instagram viewer
дипол е източникът на магнетизъм. На атомно ниво магнитните диполи са главно резултат от два вида движение на електроните. Има орбиталното движение на електрона около ядрото, което произвежда орбитален диполен магнитен момент. Другият компонент на електронния магнитен момент се дължи на въртене диполен магнитен момент. Въпреки това, движението на електрони около ядрото всъщност не е орбита, нито пък спиновият диполен магнитен момент е свързан с действителното „въртене“ на електроните. Сдвоените електрони са склонни да допринесат за способността на материала да стане магнитна, тъй като електронно-магнитният момент не може да бъде напълно отменен, когато има „странни“ електрони.

Протоните и неутроните в ядрото също имат орбитален и спинов ъглов импулс и магнитни моменти. Ядрено-магнитният момент е много по-слаб от електронния магнитен момент, защото макар и ъгловият импулс на различните частиците могат да бъдат сравними, магнитният момент е обратно пропорционален на масата (масата на един електрон е много по-малка от тази на протона или неутрони). По-слабият ядрено-магнитен момент е отговорен за ядрено-магнитен резонанс (ЯМР), който се използва за магнитно-резонансно изображение (ЯМР).

instagram story viewer