Co je magnetismus? Definice, příklady, fakta

Staří lidé používali lodestony, přírodní magnety vyrobené z železného minerálního magnetitu. Ve skutečnosti slovo „magnet“ pochází z řeckých slov magnetis lithos, což znamená „magnesiánský kámen“ nebo lodestone. Thales of Miletus zkoumal vlastnosti magnetismu kolem 625 BCE až 545 BCE. Indický chirurg Sushruta používal magnety pro chirurgické účely přibližně ve stejnou dobu. Číňané psali o magnetismu ve čtvrtém století před naším letopočtem a popisovali použití lodestonu k přilákání jehly v prvním století. Nicméně, kompas pro navigaci se nepoužil až v 11. století v Číně a 1187 v Evropě.

Zatímco magnety byly známy, jejich vysvětlení nebylo vysvětleno až do roku 1819, když Hans Christian Ørsted náhodně objevil magnetická pole kolem živých vodičů. Vztah mezi elektřinou a magnetismem popsal James Clerk Maxwell v roce 1873 a začleněn do Einsteinova teorie speciální relativity v roce 1905.

Co je tato neviditelná síla? Magnetismus

Kromě proudu, který prochází drátem, je magnetismus vytvářen také magnetickými momenty rotace elementární částice, jako jsou elektrony. Veškerá hmota je tedy do určité míry magnetická, protože elektrony obíhající atomové jádro vytvářejí magnetické pole. V přítomnosti elektrického pole tvoří atomy a molekuly elektrické dipóly s kladným nábojem jádra pohybující se nepatrně ve směru pole a záporně nabité elektrony pohybující se druhým cesta.

Všechny materiály vykazují magnetismus, ale magnetické chování závisí na elektronové konfiguraci atomů a teplotě. Konfigurace elektronů může způsobit, že se magnetické momenty navzájem zruší (čímž se materiál stane méně magnetickým) nebo se vyrovná (tím se stane magnetickým). Zvyšující se teplota zvyšuje náhodný tepelný pohyb, což ztěžuje zarovnání elektronů a obvykle snižuje sílu magnetu.

Magnetismus lze klasifikovat podle jeho příčiny a chování. Hlavní typy magnetismu jsou:

Diamagnetismus: Zobrazí se všechny materiály diamagnetismus, což je tendence být odrazen magnetickým polem. Jiné typy magnetismu však mohou být silnější než diamagnetismus, takže je pozorováno pouze u materiálů, které neobsahují nepárové elektrony. Když jsou přítomny páry elektronů, jejich „rotační“ magnetické momenty se navzájem ruší. V magnetickém poli jsou diamagnetické materiály slabě magnetizovány v opačném směru než aplikované pole. Příklady diamagnetických materiálů zahrnují zlato, křemen, vodu, měď a vzduch.

Paramagnetismus: V paramagnetický materiál, existují nepárové elektrony. Nepárové elektrony si mohou přizpůsobit své magnetické momenty. V magnetickém poli se magnetické momenty vyrovnají a jsou zmagnetizovány ve směru aplikovaného pole, čímž jej zesilují. Příklady paramagnetických materiálů zahrnují hořčík, molybden, lithium a tantal.

FerromagnetismusFeromagnetické materiály mohou tvořit permanentní magnety a jsou přitahovány k magnetům. Ferromagnet má nepárové elektrony a magnetické momenty elektronů mají tendenci zůstat vyrovnány, i když jsou odstraněny z magnetického pole. Příklady feromagnetických materiálů zahrnují železo, kobalt, nikl, slitiny těchto kovů, některé slitiny vzácných zemin a některé slitiny manganu.

AntiferromagnetismusNa rozdíl od feromagnetů vnitřní magnetické momenty valenčních elektronů v antiferomagnetickém bodě v opačných směrech (antiparalelní). Výsledkem není žádný čistý magnetický moment nebo magnetické pole. Antiferromagnetismus je pozorován ve sloučeninách přechodných kovů, jako je hematit, mangan železa a oxid niklu.

Ferrimagnetismus: Jako feromagnety, ferrimagnety zachovat magnetizaci když je odstraněn z magnetického pole, ale sousední páry elektronových točí směřují opačným směrem. Mřížkové uspořádání materiálu způsobuje, že magnetický moment směřující v jednom směru je silnější než směr směřující v druhém směru. Ferrimagnetismus se vyskytuje v magnetitu a dalších feritech. Stejně jako feromagnety jsou i ferrimagnety přitahovány k magnetům.

Existují i ​​jiné typy magnetismu, včetně superparamagnetismu, metamagnetismu a rotačního skla.

Některé živé organismy detekují a používají magnetická pole. Schopnost snímat magnetické pole se nazývá magnetocepce. Příklady stvoření schopných magnetocepce zahrnují bakterie, měkkýše, členovce a ptáky. Lidské oko obsahuje kryptochromový protein, který může u lidí umožnit určitý stupeň magnetocepce.

Mnoho tvorů používá magnetismus, což je proces známý jako biomagnetismus. Například, chitony jsou měkkýši, kteří používají magnetit k ztuhnutí zubů. Lidé také produkují magnetit v tkáni, což může ovlivnit funkce imunitního a nervového systému.