Permanente magneten

Eeuwen geleden werd ontdekt dat bepaalde soorten mineraal gesteente ongebruikelijke aantrekkingseigenschappen voor het metaal ijzer bezaten. Een bepaald mineraal, genaamd lodestone , of magnetiet , wordt gevonden in zeer oude historische archieven (ongeveer 2500 jaar geleden in Europa, en veel eerder in het Verre Oosten) als een onderwerp van nieuwsgierigheid.

Later werd het gebruikt voor navigatie, omdat werd ontdekt dat een stuk van deze ongewone rots de neiging zou hebben om zich in een noord-zuidrichting te oriënteren als het vrij zou kunnen roteren (opgehangen aan een touwtje of op een vlotter in water) .

Een wetenschappelijk onderzoek uitgevoerd in 1269 door Peter Peregrinus onthulde dat staal op dezelfde manier kan worden "opgeladen" met deze ongebruikelijke eigenschap nadat het tegen een van de "palen" van een stuk magneetsteen is gewreven.

In tegenstelling tot elektrische ladingen (zoals die worden waargenomen wanneer barnsteen tegen stof wordt gewreven), hadden magnetische objecten twee polen met een tegengesteld effect, aangeduid als "noord" en "zuid" na hun zelforiëntatie op de aarde. Zoals Peregrinus ontdekte, was het onmogelijk om een ​​van deze palen alleen te isoleren door een stuk magneetsteen doormidden te snijden:elk resulterend stuk bezat zijn eigen paar palen:

Net als elektrische ladingen waren er maar twee soorten polen te vinden:noord en zuid (naar analogie, positief en negatief). Net als bij elektrische ladingen stoten dezelfde polen elkaar af, terwijl tegenovergestelde polen elkaar aantrekken. Deze kracht, zoals die veroorzaakt wordt door statische elektriciteit, breidde zich onzichtbaar uit over de ruimte en kon zelfs door voorwerpen zoals papier en hout gaan met weinig effect op de sterkte.

De filosoof-wetenschapper Rene Descartes merkte op dat dit onzichtbare 'veld' in kaart kon worden gebracht door een magneet onder een plat stuk stof of hout te plaatsen en er ijzervijlsel op te strooien. De deponeringen zullen zich uitlijnen met het magnetische veld en de vorm ervan "in kaart brengen". Het resultaat laat zien hoe het veld ononderbroken doorgaat van de ene pool van een magneet naar de andere:

Zoals met elk soort veld (elektrisch, magnetisch, zwaartekracht), wordt de totale hoeveelheid of het effect van het veld een flux genoemd. , terwijl de "duw" die de flux in de ruimte veroorzaakt, een kracht wordt genoemd . Michael Faraday bedacht de term "buis" om te verwijzen naar een reeks magnetische flux in de ruimte (de term "lijn" wordt nu vaker gebruikt). Inderdaad, de meting van magnetische veldflux wordt vaak gedefinieerd in termen van het aantal fluxlijnen, hoewel het twijfelachtig is dat dergelijke velden bestaan ​​in afzonderlijke, discrete lijnen met een constante waarde.

Moderne theorieën over magnetisme stellen dat een magnetisch veld wordt geproduceerd door een elektrische lading in beweging, en daarom wordt getheoretiseerd dat het magnetische veld van zogenaamde "permanente" magneten zoals magneetsteen het resultaat is van elektronen in de atomen van het spinnen van ijzer. gelijkmatig in dezelfde richting.

Of de elektronen in de atomen van een materiaal al dan niet onderhevig zijn aan dit soort uniform draaien, wordt bepaald door de atomaire structuur van het materiaal (niet anders dan hoe elektrische geleidbaarheid wordt bepaald door de elektronenbinding in de atomen van een materiaal). Zo reageren alleen bepaalde soorten stoffen met magnetische velden, en nog minder hebben het vermogen om een ​​magnetisch veld permanent in stand te houden.

IJzer is een van die soorten stoffen die gemakkelijk magnetiseert. Als een stuk ijzer in de buurt van een permanente magneet wordt gebracht, oriënteren de elektronen in de atomen in het ijzer hun spins om overeen te komen met de magnetische veldkracht die door de permanente magneet wordt geproduceerd, en het ijzer wordt "gemagnetiseerd". Het strijkijzer zal zodanig magnetiseren dat het de magnetische fluxlijnen in zijn vorm opneemt, waardoor het naar de permanente magneet wordt getrokken, ongeacht welke pool van de permanente magneet aan het strijkijzer wordt aangeboden:

Het voorheen niet-gemagnetiseerde ijzer wordt gemagnetiseerd als het dichter bij de permanente magneet wordt gebracht. Het maakt niet uit welke pool van de permanente magneet naar het strijkijzer wordt uitgeschoven, het strijkijzer zal zodanig magnetiseren dat het naar de magneet wordt aangetrokken:

Verwijzend naar de natuurlijke magnetische eigenschappen van ijzer (Latijn ="ferrum"), een ferromagnetische materiaal is er een dat gemakkelijk magnetiseert (de samenstellende atomen oriënteren gemakkelijk hun elektronenspins om zich aan te passen aan een externe magnetische veldkracht). Alle materialen zijn tot op zekere hoogte magnetisch en materialen die niet als ferromagnetisch (gemakkelijk gemagnetiseerd) worden beschouwd, worden geclassificeerd als paramagnetisch (licht magnetisch) of diamagnetisch (neiging om magnetische velden uit te sluiten). Van de twee zijn diamagnetische materialen de vreemdste. In aanwezigheid van een extern magnetisch veld worden ze in feite een beetje in de tegenovergestelde richting gemagnetiseerd, om het externe veld af te stoten!

Als een ferromagnetisch materiaal de neiging heeft om zijn magnetisatie te behouden nadat een extern veld is verwijderd, wordt gezegd dat het een goede retentie heeft . Dit is natuurlijk een noodzakelijke kwaliteit voor een permanente magneet.

BEOORDELING:

• Lodestone (ook wel Magnetiet genoemd) ) is een natuurlijk voorkomend "permanent" magneetmineraal. Met "permanent" wordt bedoeld dat het materiaal een magnetisch veld handhaaft zonder hulp van buitenaf. Het kenmerk van elk magnetisch materiaal om dit te doen, wordt remanentie genoemd .
• Ferromagnetisch materialen zijn gemakkelijk te magnetiseren.
• Paramagnetisch materialen worden moeilijker gemagnetiseerd.
• Diamagnetisch materialen hebben de neiging om externe magnetische velden af ​​te stoten door in de tegenovergestelde richting te magnetiseren.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Magnetisme