Magneter er et af de mest almindelige redskaber i vores dagligdag, og de optræder i alle mulige sammenhænge og på alle mulige steder. Se blot på døren på dit køleskab - den holdes på plads af magnetisme.
Dine hovedtelefoner og computerhøjttalere - de er drevet af magneter. Dine bilruder kan også åbnes og lukkes ved hjælp af magnetiske materialer.
Magneter findes bogstaveligt talt overalt. Elektricitet og magnetisme (og videnskaben bag dem) er blandt de mest nyttige videnskabelige værktøjer, vi har. Der er så mange ting, som simpelthen ikke ville fungere, hvis vi ikke havde dem.
Men da magnetiske materialer og magnetiske værktøjer er overalt omkring os, er det let at tage disse fænomener for givet.
Er det ikke utroligt, at et stykke metal kan flytte et andet stykke metal gennem en usynlig kraft? Synes du ikke, at videnskaben bag denne mærkelige proces faktisk er ret cool?
Du er sikkert enig med os, men hvis du ikke er enig, er det sikkert fordi du ikke ved nok om det. Så for at overbevise dig om, at magnetisk kraft faktisk er en af de mest interessante kræfter i naturen, skal vi se på, hvad det hele handler om.
Det ville overraske os, hvis du ikke er enig ved slutningen af denne artikel.
Er det ikke utroligt, at et stykke metal kan flytte et andet stykke metal gennem en usynlig kraft? Synes du ikke, at videnskaben bag denne mærkelige proces faktisk er ret cool?
Du er sikkert enig med os, men hvis du ikke er enig, er det sikkert fordi du ikke ved nok om det. Så for at overbevise dig om, at magnetisk kraft faktisk er en af de mest interessante kræfter i naturen, skal vi se på, hvad det hele handler om. Vi skal blandt andet tale nærmere om elektromagnetisme og dens funktioner, forskellige typer af magneter og jorden.
Det ville overraske os, hvis du ikke er enig ved slutningen af denne artikel.
Hvad er magnetisme?
Magnetisme er en kraft, hvormed magnetiske materialer tiltrækker og frastøder andre magnetiske materialer. Det er den mest almindelige måde, hvorpå man ser magnetisme i aktion i hverdagen - når metalstykker tiltrækkes af andre metalstykker.
Det er i øvrigt det, der gør magneter så interessante - og så nyttige i hverdagen. Magnetisk kraft er en kontaktløs kraft. Det betyder, at magnetiske materialer ikke behøver at røre hinanden, for at deres virkning kan opstå.
Alligevel er det ikke bare magi - selv om man måske engang troede, at det var det. De kræfter, der skabes af disse materialer, er resultatet af en proces, der foregår på et niveau, der er for lille til, at vi kan se det med det blotte øje.
Den første er det "magnetiske moment" hos et bestemt grundstof og dets partikler. Den anden er den elektriske strøm.
Magnetiske momenter og elektroner
Det, der sker, har noget at gøre med elektroner - en af de subatomare dele af et materiale. Elektronerne bevæger sig (eller roterer) rundt om atomkernen.
Hver af dem har en forskellig ladning, som generelt er enten en positiv eller negativ ladning. Normalt er den elektriske ladning af disse elektroner afbalanceret, hvilket betyder, at antallet af positive elektroner er lig med antallet af negative elektroner.
Naturen har en tendens til at favorisere stabilitet. I denne sammenhæng betyder det, at umagnetiske materialer er normen, da elektronernes magnetiske moment ophæves, når antallet af positive og negative elektroner er lige stort.
Dette er meget nyttigt, for ellers kunne alt i universet være magnetisk, hvilket ikke ville være særlig praktisk. Nogle gange er elektronerne i et materiale ikke i balance.
Det betyder normalt, at deres magnetiske ladning ikke er udlignet - hvilket er en forudsætning for, at der kan eksistere reel magnetisme. Magnetisme på den måde, som vi bedst kender den (dvs. med to magnetiske poler i en magnet), opstår, når alle elektronernes magnetiske momenter peger i samme retning. Først da kan et materiale frembringe et magnetfelt, der er stærkt nok til at være relevant.
Elektricitet og magnetisme
Som vi nævnte før, er der to kilder til magnetisme. Den første er det magnetiske moment hos de givne elektroner og den retning, de peger i. Den anden er en elektrisk strøm.
Elektriske strømme giver anledning til magnetisme, fordi elektricitet er strømmen af elektroner gennem et materiale. Dette skaber et fænomen, hvor alle elektronerne bliver orienteret ved deres bevægelse - og denne bevægelse giver den elektriske ledning en positiv ladning og en negativ ladning.
Elektromagneter
Du har sikkert hørt om elektromagneter - eller om hvad elektromagnetisme er i almindelighed. Det er superstærke magneter, der drives af elektricitet.
Ligesom de fleste ting, der drives af elektricitet, kan du også tænde og slukke for elektromagneter, hvilket gør dem meget praktiske i industrien. Hvis man tager et magnetisk stof og vikler en trådspole rundt om det - og med en elektrisk ladning, der passerer gennem det - vil man opdage, at magnetismen bliver virkelig stærk.
Hele spolen bliver magnetiseret, og elektronerne fra tråden skaber et magnetfelt, der tiltrækker spolens centrum. Så snart du slukker for strømmen, er spolen ikke længere magnetisk. Dette er en vigtig del af elektromagnetismen.
Hvad er magnetfelter?
Magneter tiltrækker og frastøder ting, der er modtagelige for magnetismens kraft. Det ved vi godt. Men det vigtige er, hvad der sker mellem to materialer, der begge er magnetiske.
Det er det, der kaldes et magnetfelt - et usynligt kraftfelt, som i bund og grund er en ordning af elektronerne i det omgivende område. Du har sikkert set diagrammerne over magnetfelter før.
Du kan måske genkende magneters dipolære natur, dvs. det faktum, at magneter har både en nordpol og en sydpol. Det er de magnetiske feltlinjer, der normalt tegnes mellem dipolerne. Fysik undervisning hos Superprof kan hjælpe dig med at opnå bedre forståelse for faget!
Disse linjer repræsenterer den magnetiske strøm, der kommer ud af nordpolen og ind i sydpolen. Jo tættere linjerne er på hinanden, jo stærkere er magnetiseringen. Linjerne krydser aldrig hinanden.
Jernfilamenter
En af de bedste måder at se et magnetfelt på er ved hjælp af jernfilspåner. Skaf dig en stangmagnet og en håndfuld små stykker metal - helst jernfilspåner, som i princippet kan beskrives som jernstøv. Smid jernspånerne på magneten og se magnetfeltet opbygge sig omkring magneten. Alle de forskellige kraftlinjer er også synlige. Det er faktisk ret imponerende.
Forskellige typer af magneter og magnetisme
Du har sikkert allerede fået indtryk af, at ikke alle magneter er ens. Da vi ved, at der findes en elektromagnetisk kraft samt "almindelig" magnetisme, kan vi gå ud fra, at der også findes flere forskellige typer magneter.
Vi har f.eks. allerede nævnt stangmagneter. Forskere elsker at kategorisere sådanne ting, og nogle gange kan det være vigtigt at kende og forstå de kategorier, de skaber.
Diamagnetisme
Lad os starte med diamagnetisme. Dette er den form for magnetisme, som alting har hele tiden. Den er dog ikke særlig "magnetisk" i den forstand, som vi normalt taler om.
I et materiale, der er "diamagnetisk", er der snarere slet ingen uparrede elektroner. I tilstedeværelsen af paramagnetiske eller ferromagnetiske stoffer overvældes diagmagnetismen.
Paramagnetisme
Paramagnetiske materialer er materialer, der tiltrækkes svagt af ethvert magnetfelt, som de udsættes for. Størstedelen af alle kemiske forbindelser er paramagnetiske, da de som regel har uparrede elektroner.
Det betyder, at selv grundstoffer som f.eks. ilt er paramagnetiske - noget, som de fleste mennesker måske ikke er klar over. I paramagnetiske stoffer retter de uparrede elektroner sig ind efter magnetfeltet, hvilket giver stoffet en samlet ladning.
Du kan også læse mere om transformere i fysik, hvis du gerne vil vide mere.
Ferromagnetiske materialer
Ferromagnetiske materialer er de materialer, som vi konventionelt set kender som magnetiske. Disse materialer har også uparrede elektroner. Men i modsætning til paramagnetiske materialer har elektronerne i ferromagnetiske materialer en tendens til at stille sig på linje med hinanden. Det betyder, at de ikke har brug for et ydre magnetfelt for at blive magnetiske. Disse materialer er de mest almindelige magnetiske materialer - f.eks. jern, nikkel og kobolt.
Midlertidige magneter og permanente magneter
Disse to udtryk - midlertidige og permanente magneter - er ret almindelige i samtaler om magnetisme. Forskellen er nok ret indlysende.
Permanente magneter er dem, der er ferromagnetiske. De bevarer deres magnetiske potentiale, selv når der ikke er et ydre magnetfelt til stede.
Midlertidige magneter er de paramagnetiske stoffer, som kræver en ydre magnetisk kraft. Det er genstande, der reagerer på magnetisme, men som ikke selv er magnetiske.
Opvarmning af et ferromagnetisk stof påvirker også dets magnetiske potentiale. Varmeenergien skaber en meget større atomar flygtighed - hvilket betyder, at elektronerne ikke kan forblive på linje med hinanden.
Læs mere om elektromagnetisk induktion i vores anden artikel om emnet.
Er jorden magnetisk?
Du ved godt, at Jorden har et magnetfelt, ikke sandt? Det er derfor, vi siger, at magneterne har en "nordpol" og en "sydpol".
Hele jordkloden er magnetisk, og det er derfor, at kompasser fungerer. Hvis du skulle samle en håndfuld ler op, ville leret ikke være magnetisk, men Jordens størrelse giver anledning til det største magnetfelt på hele planeten.
Men hvordan sker det? Det er der ingen, der er helt sikker på. Forskerne mener dog, at det skyldes konvektionsstrømme inde i Jordens kerne. Jordens kerne består hovedsageligt af jern og nikkel. Det er også dette, der giver anledning til nordlyset.
Kunne du lide denne artikel? Skriv en anmeldelse!
Loading...
