Hur fungerar magneter?

En magnet är vilket material som helst som kan producera en magnetiskt fält. Eftersom varje rörlig elektrisk laddning genererar ett magnetfält, elektroner är små magneter. Denna elektriska ström är en källa till magnetism. Elektronerna i de flesta material är emellertid slumpmässigt orienterade, så det finns litet eller inget nätmagnetiskt fält. För att uttrycka det enkelt, tenderar elektronerna i en magnet att vara orienterade på samma sätt. Detta händer naturligt i många joner, atomer och material när de kyls, men är inte lika vanliga vid rumstemperatur. Vissa element (t.ex. järn, kobolt och nickel) är ferromagnetiska (kan induceras att magnetiseras i ett magnetfält) vid rumstemperatur. För dessa element, är den elektriska potentialen lägst när de magnetiska momenten för valenselektronerna är inriktade. Många andra element är diamagnetiska. De oparade atomerna i diamagnetiska material genererar ett fält som svagt avvisar en magnet. Vissa material reagerar inte alls med magneter.

Atommagneten

instagram viewer
dipol är källan till magnetism. På atomnivå är magnetiska dipoler främst resultatet av två typer av elektroner. Det finns elektronbanans rörelse runt kärnan, som producerar ett magnetiskt dipolmagnetiskt moment. Den andra komponenten i det elektronmagnetiska momentet beror på snurra dipolmagnetiskt moment. Emellertid är rörelsen av elektroner runt kärnan egentligen inte en bana, och inte heller är spindipolens magnetiska ögonblick förknippad med faktiska "snurr" av elektronerna. Oparade elektroner tenderar att bidra till ett materials förmåga att bli magnetisk eftersom det elektronmagnetiska ögonblicket inte helt kan avbrytas när det finns "udda" elektroner.

Protonerna och neutronerna i kärnan har också kretsloppsvinkelmoment och magnetiska moment. Det kärnmagnetiska ögonblicket är mycket svagare än det elektroniska magnetiska ögonblicket eftersom även om vinkelmomentet för de olika partiklar kan vara jämförbara, magnetmomentet är omvänt proportionellt mot massan (en elektronmassa är mycket mindre än för en proton eller neutron). Det svagare kärnmagnetiska ögonblicket ansvarar för kärnmagnetisk resonans (NMR), som används för magnetisk resonansavbildning (MRI).

instagram story viewer