Магниты притягивают определенные виды металлов, потому что они создают поля магнитной силы. Некоторые материалы, такие как магнетит, генерируют эти поля естественным образом. Другим материалам, таким как железо, можно придать магнитное поле. Магниты также можно сделать из катушек проволоки и батареек. Низкие температуры повлияют на каждый вид магнита.
Многие люди воспринимают магниты как должное. Они повсюду: от физических лабораторий до компасов, используемых в походах, и сувениров, наклеенных на холодильники. Некоторые материалы более восприимчивы к магнетизму, чем другие. Некоторые типы магнитов, например электромагниты, можно включать и выключать, в то время как постоянные магниты постоянно создают постоянное магнитное поле.
Магнетизм влияет на черные или железоподобные металлы, такие как железо, никель, кобальт и сталь. Латунь представляет собой комбинацию меди и цинка, поэтому технически она не содержит железа и не способна намагничиваться. На практике, однако, некоторые изделия из латуни содержат по крайней мере следы железа, поэтому вы можете обнаружить слабое магнитное поле с помощью латуни, в зависимости от предмета.
Некоторым потребительским товарам для правильной работы требуется магнетизм – магниты на холодильник, некоторые серьги, колонки и так далее. Магниты в каждом из этих продуктов требуют сильного магнитного поля, чтобы притягивать и удерживать соответствующие объекты. Когда эти магниты становятся слабыми, они не справляются со своими назначенными задачами. Если это произойдет, есть несколько шагов, которые вы можете предпринять, чтобы усилить и оживить слабый магнит, чтобы сделать его сильнее.
Все возможные способы изготовления постоянного магнита перечислены в студенческой тетради Джозефа Генри, которая хранится в Принстонском университете. Генри, американский физик 18-го века, известен вместе с Майклом Фарадеем как отец электрических технологий, поэтому неудивительно, что в одном из описанных им методов используется электричество. Оказывается, если у вас есть металлический стержень нужного типа и достаточно электроэнергии, электромагнитная индукция может превратить стержень в сильный постоянный магнит. Насколько сильный? Определенно сильнее магнита на холодильник.
Чтобы заставить магнит отталкивать металл, нужно сначала понять свойства магнита. Магнит имеет два полюса, северный полюс и южный полюс. Когда магниты расположены рядом друг с другом, противоположные полюса притягиваются, а одноименные полюса отталкиваются. Когда металл входит в магнитное поле, все электроны внутри металла «выстраиваются», вызывая временное магнитное выравнивание, которое притягивается к магниту (полюс не имеет значения). Это выравнивание рассеивается, как только магнитное поле удаляется, и, следовательно, единственный способ оттолкнуть металл от магнита - это если он сначала намагничивается к противоположному полюсу.
Различные материалы реагируют очень по-разному в присутствии магнита. Такие металлы, как железо, никель и кобальт, сильно притягиваются к магнитам и известны как ферромагнитные металлы. Другие материалы могут слабо притягиваться, и есть даже металлы, которые отталкиваются от магнитов. Черные металлы не только притягиваются к магнитам, но и сами могут намагничиваться под воздействием магнитов.
Магниты обладают свойством притягивать одни металлы и отталкивать другие. Материалы, отталкиваемые магнитами, диамагнетики. Они содержат только спаренные электроны, вращающиеся в противоположных направлениях вокруг ядра, таким образом компенсируя друг друга и не создавая магнитного поля. Сила отталкивания этих материалов намного слабее, чем магнитное притяжение ферромагнитных материалов. Помимо воды, материалами с самой сильной диамагнитной силой являются углеродный графит, висмут и серебро.
Магнитные материалы должны поддерживать баланс между температурой и магнитными доменами (склонность атомов вращаться в определенном направлении). Однако при воздействии экстремальных температур этот баланс нарушается; это влияет на магнитные свойства. В то время как холод усиливает магниты, тепло может привести к потере магнитных свойств. Другими словами, слишком много тепла может полностью испортить магнит.
Электромагнит – это искусственное устройство, которое делает все, на что способен магнит, и даже больше. Электромагниты особенно полезны, потому что могут иметь любую желаемую напряженность поля и становиться сильнее или слабее или даже отключаться. По сути, это просто катушки из проволоки, намотанные на металлический сердечник и подключенные к батарее. Хотя их легко сделать дома, у них могут возникнуть проблемы с перегревом, если на них будет подано большее напряжение, чем могут выдержать их провода. К счастью, при тщательном проектировании этой проблемы можно избежать.
