Magneti võime meelitada enda külge mitmesuguseid metallesemeid on ilmselt kõigile teada. Rääkimata magnetite kasutamisest meditsiinis ja muudes tööstusharudes. Kuidas magnet töötab ja milliseid aineid see lisaks rauale köidab?
Mis on magnet ja kuidas see on paigutatud?
Magnet on keha, millel on oma magnetväli. Magneteid on mitmel kujul:
- Püsiv - tooted, mis säilitavad selle omaduse pärast ühekordset magneteerimist. Magnetid jagatakse mitmeks alamliigiks sõltuvalt tugevusest ja muudest parameetritest.
- Ajutine - töötavad konstantide põhimõttel, kuid ainult siis, kui need asuvad tugevas magnetväljas. Näiteks nn pehmest rauast tooted (naelad, kirjaklambrid jne).
- Solenoidid on juhtmed, mis on tihedalt ümber raami keritud. Tavaliselt on selline seade varustatud rauasisaldusega. See töötab ainult siis, kui traat läbib elektrivoolu.
Püsimagnet on kõige tavalisem ja tavalisem. Selle valmistamiseks kasutatakse kõige sagedamini järgmisi materjalide kombinatsioone:
- neodüüm-raud-boor;
- Alnico või UNDK sulam (raud, alumiinium, nikkel, koobalt);
- koobalt-samarium;
- ferriidid (raudoksiidide ja muude ferrimagnetiliste metallide ühendid).
Igal magnetil on lõuna- ja põhjapoolus. Samad postid tõrjuvad ja vastupidised tõmbavad ligi.
Huvitav fakt: magnetid on sageli hobuseraua kuju. Seda tehakse nii, et postid paikneksid üksteisele võimalikult lähedal. Nii tekib tugev magnetväli, mis on võimeline meelitama suuremaid metalli osi.
Miks tõmbab magnet ainult teatud aineid?
Selle tööpõhimõte põhineb magnetvälja loomisel liikuvate elektronide abil. Üldiselt on elektron kõige lihtsam magnet. Ja iga liikunud laetud osake moodustab magnetvälja. Kui liikuvaid osakesi on palju ja nende liikumine toimub ümber ühe telje, saadakse magnetiliste omadustega keha.
Miks siis magnet ei meelita kõiki aineid järjest? Aatomi koostis hõlmab tuuma, samuti selle ümber tiirlevaid elektrone. Elektronidel on eritasandid, millel nad pöörlevad või tiirlevad. Igal sellisel tasemel asub 2 elektronit. Ja nad pöörlevad eri suundades.
Siiski on aineid, mida nimetatakse ferromagnetid. Mõned elektronid on paarimata. Sellest lähtuvalt võib teatud arv neist pöörduda samas suunas. See loob magnetvälja iga mateeria aatomi ümber.
Tavaliselt on aatomid juhuslikus järjekorras. Sel juhul tasakaalustavad väljad üksteist. Kuid kui suunate kõigi aatomite magnetväljad ühes suunas, saate magneti. On tähelepanuväärne, et meelitada saab erinevaid metalle ja muid aineid, kuid ferromagnetidest palju nõrgem.Atraktsiooni tunnetamiseks peate kasutama väga tugevat magneti.
Ferromagnetide hulka kuuluvad sellised metallid nagu raud, koobalt, nikkel, gadoliinium, terbium, düsproosium, holmium, erbium. Samuti iseloomustavad teatud metallisulamid ja ühendid sarnaseid omadusi. Mittemetallilise päritoluga ferromagnetide arv pole nii suur või on seda seni vähe uuritud. Nende hulka kuulub näiteks kroomoksiid.
Magnetilist vastuvõtlikkust iseloomustavad ained (peamiselt metallid), millel on teatud struktuur. Neid nimetatakse ferromagnetideks - need on ained, milles aatomite magnetväljad liituvad ühes suunas. Lisaks rauale kuuluvad ferromagnetide hulka koobalt, nikkel, terbium, gadoliinium, düsproosium, holmium, erbium. Samuti tõmbab magnet teatud sulameid ja isegi mittemetallilisi aineid - näiteks kroomoksiidi.
