Hvordan fungerer magneter?

En magnet er ethvert materiale, der er i stand til at fremstille en magnetfelt. Da enhver elektrisk ladning i bevægelse genererer et magnetfelt, elektroner er små magneter. Denne elektriske strøm er en kilde til magnetisme. Elektronerne i de fleste materialer er imidlertid tilfældigt orienterede, så der er kun lidt eller intet netmagnetisk felt. For at sige det enkelt, har elektronerne i en magnet en tendens til at være orienteret på samme måde. Dette sker naturligt i mange ioner, atomer og materialer, når de afkøles, men er ikke så almindelige ved stuetemperatur. Nogle elementer (f.eks. Jern, cobalt og nikkel) er ferromagnetiske (kan induceres til at blive magnetiseret i et magnetfelt) ved stuetemperatur. For disse elementer, er det elektriske potentiale lavest, når de magnetiske momenter for valenselektronerne er på linje. Mange andre elementer er diamagnetisk. De uparrede atomer i diamagnetiske materialer genererer et felt, der svagt afviser en magnet. Nogle materialer reagerer overhovedet ikke med magneter.

instagram viewer

Atomagnetisk dipol er kilden til magnetisme. På atomniveau er magnetiske dipoler hovedsageligt resultatet af to typer bevægelse af elektronerne. Der er elektronets orbitalbevægelse rundt om kernen, der producerer et magnetisk dipol-magnetisk moment. Den anden komponent i det elektronmagnetiske øjeblik skyldes spin- dipolmagnetisk øjeblik. Imidlertid er bevægelsen af ​​elektroner rundt om kernen ikke rigtig en bane, og heller ikke er spin dipolmagnetisk moment forbundet med den faktiske 'spinding' af elektronerne. Uparrede elektroner har en tendens til at bidrage til et materiales evne til at blive magnetisk, da det elektronmagnetiske øjeblik ikke helt kan annulleres, når der er 'ulige' elektroner.

Protonerne og neutronerne i kernen har også bane- og spinvinkelmoment og magnetiske øjeblikke. Det nukleære magnetiske øjeblik er meget svagere end det elektroniske magnetiske øjeblik, fordi skønt vinkelmomentet for de forskellige partikler kan være sammenlignelige, det magnetiske moment er omvendt proportional med massen (massen af ​​et elektron er meget mindre end det for en proton eller neutron). Det svagere nukleære magnetiske moment er ansvarlig for nukleær magnetisk resonans (NMR), der bruges til magnetisk resonansafbildning (MRI).

instagram story viewer