Co to jest magnetyzm? Definicja, przykłady, fakty

Proste wprowadzenie do magnetyzmu

Galfordc / Getty Images

Starożytni używali lodestone, naturalnych magnesów wykonanych z magnetytu – minerału żelaza. W rzeczywistości słowo „magnes” pochodzi od greckich słów magnetis litos , co oznacza „kamień magnezowy” lub lodestone. Tales z Miletu zbadał właściwości magnetyzmu około 625 pne do 545 pne. W tym samym czasie indyjski chirurg Sushruta używał magnesów do celów chirurgicznych. Chińczycy pisali o magnetyzmie w IV wieku p.n.e. i opisali użycie lodestone do przyciągania igły w I wieku. Jednakże kompas nie wszedł do użytku w żegludze aż do XI wieku w Chinach i 1187 w Europie.

Chociaż magnesy były znane, nie było wyjaśnienia ich funkcji aż do 1819 roku, kiedy Hans Christian Ørsted przypadkowo odkrył pola magnetyczne wokół przewodów pod napięciem. Związek między elektrycznością a magnetyzmem został opisany przez James Clerk Maxwell w 1873 r. i włączony do Teoria szczególnej teorii względności Einsteina w 1905 roku.

Przyczyny magnetyzmu

Maskot / Obraz Getty

Czym więc jest ta niewidzialna siła? Magnetyzm jest powodowany przez siłę elektromagnetyczną, która jest jednym z cztery podstawowe siły natury. Dowolny ruchomy ładunek elektryczny ( prąd elektryczny ) generuje prostopadłe do niego pole magnetyczne.

Oprócz prądu płynącego przez drut, magnetyzm jest wytwarzany przez spinowe momenty magnetyczne cząstki elementarne , takich jak elektrony. Tak więc cała materia jest do pewnego stopnia magnetyczna, ponieważ elektrony krążące wokół jądra atomowego wytwarzają pole magnetyczne. W obecności pola elektrycznego atomy i cząsteczki tworzą dipole elektryczne, przy czym jądra naładowane dodatnio poruszają się odrobinę w kierunku pola, a elektrony naładowane ujemnie poruszają się w przeciwnym kierunku.

Materiały magnetyczne

czarnoczerwony / Getty Images

Magnesy tworzą się, gdy materiały ferromagnetyczne lub ferrimagnetyczne są wystawione na działanie pola elektromagnetycznego. Magnesy wykazują pewne cechy:

• Magnes otacza pole magnetyczne.
• Magnesy przyciągają materiały ferromagnetyczne i ferrimagnetyczne i mogą zamieniać je w magnesy.
• Magnes ma dwa bieguny, które odpychają się jak bieguny i przyciągają przeciwne bieguny. Biegun północny jest odpychany przez bieguny północne innych magnesów i przyciągany do biegunów południowych. Biegun południowy jest odpychany przez biegun południowy innego magnesu, ale jest przyciągany do bieguna północnego.
• Magnesy zawsze istnieją jako dipole . Innymi słowy, nie można przeciąć magnesu na pół, aby oddzielić północ od południa. Po przecięciu magnesu powstają dwa mniejsze magnesy, z których każdy ma biegun północny i południowy.
• Północny biegun magnesu jest przyciągany do północnego bieguna magnetycznego Ziemi, podczas gdy południowy biegun magnesu jest przyciągany do południowego bieguna magnetycznego Ziemi. Może to być trochę mylące, jeśli przestaniesz rozważać bieguny magnetyczne innych planet. Aby kompas działał, biegun północny planety jest zasadniczo biegunem południowym, gdyby świat był gigantycznym magnesem!

Magnetyzm w żywych organizmach

Jeff Rotman / Getty Images

Niektóre żywe organizmy wykrywają i wykorzystują pola magnetyczne. Zdolność wyczuwania pola magnetycznego nazywa się magnetocepcją. Przykładami stworzeń zdolnych do magnetocepcji są bakterie, mięczaki, stawonogi i ptaki. Ludzkie oko zawiera białko kryptochromowe, które może pozwolić na pewien stopień magnetocepcji u ludzi.

Wiele stworzeń wykorzystuje magnetyzm, który jest procesem znanym jako biomagnetyzm. Na przykład chitony to mięczaki, które wykorzystują magnetyt do utwardzania zębów. Ludzie wytwarzają również magnetyt w tkankach, który może wpływać na funkcje układu odpornościowego i nerwowego.

Magnetyzm Kluczowe dania na wynos

Claire Cordier / Getty Images

• Magnetyzm powstaje w wyniku siły elektromagnetycznej poruszającego się ładunku elektrycznego.
• Magnes ma otaczające go niewidzialne pole magnetyczne i dwa końce zwane biegunami. Biegun północny wskazuje północne pole magnetyczne Ziemi. Biegun południowy wskazuje na południowe pole magnetyczne Ziemi.
• Biegun północny magnesu jest przyciągany do bieguna południowego dowolnego innego magnesu i odpychany przez biegun północny innego magnesu.
• Po przecięciu magnesu powstają dwa nowe magnesy, każdy z biegunami północnym i południowym.

Źródła

• Du Trémolet de Lacheisserie, Étienne; Gignoux, Damien; Schlenker, Michael. „Magnetyzm: podstawy” . Skoczek. s. 3-6. ISBN 0-387-22967-1. (2005)
• Kirschvink, Joseph L.; Kobayashi-Kirshvink, Atsuko; Diaz-Ricci, Juan C.; Kirschvink, Steven J.' Magnetyt w tkankach ludzkich: mechanizm biologicznego oddziaływania słabych pól magnetycznych ELF „. Suplement bioelektromagnetyczny . 1: 101–113. (1992)