Magnēta spēja piesaistīt sev dažādus metāla priekšmetus, iespējams, ir labi zināma visiem. Nemaz nerunājot par magnētu izmantošanu medicīnā un citās nozarēs. Kā magnēts darbojas un kādas vielas tas pievelk, izņemot dzelzi?
Kas ir magnēts un kā tas ir sakārtots?
Magnēts ir ķermenis, kuram ir savs magnētiskais lauks. Magnēti ir dažādos veidos:
- Pastāvīgs - produkti, kas pēc vienas magnetizācijas saglabā šo īpašību. Magnēti ir sadalīti vairākās pasugās atkarībā no stiprības un citiem parametriem.
- Pagaidu - darbojas pēc konstantu principa, bet tikai tad, ja tās atrodas spēcīgā magnētiskajā laukā. Piemēram, izstrādājumi no tā sauktā mīksta dzelzs (naglas, saspraudes utt.).
- Solenoīdi ir stieples, kas cieši savītas ap rāmi. Parasti šāda ierīce ir aprīkota ar dzelzs serdi. Tas darbojas tikai tad, ja caur vadu iziet elektriskā strāva.
Pastāvīgais magnēts ir visizplatītākais un izplatītākais. Tā ražošanai visbiežāk izmanto šādas materiālu kombinācijas:
- neodīma-dzelzs-bora;
- Alnico vai UNDK sakausējums (dzelzs, alumīnijs, niķelis, kobalts);
- kobalta samārijs;
- ferīti (dzelzs oksīdu un citu ferrimagnētu metālu savienojumi).
Jebkuram magnētam ir dienvidu un ziemeļu pols. Tie paši stabi atgrūž, un pretējie piesaista.
Interesants fakts: magnēti bieži tiek izgatavoti pakavas formā. Tas tiek darīts tā, lai stabi atrastos pēc iespējas tuvāk viens otram. Tādējādi tiek izveidots spēcīgs magnētiskais lauks, kas spēj piesaistīt lielākas metāla daļas.
Kāpēc magnēts piesaista tikai noteiktas vielas?
Tās darbības princips ir balstīts uz magnētiskā lauka izveidi, izmantojot kustīgus elektronus. Kopumā elektrons ir vienkāršākais magnēts. Un jebkura uzlādēta daļiņa kustībā veido magnētisko lauku. Ja ir daudz kustīgu daļiņu un to kustība notiek ap vienu asi, iegūst ķermeni ar magnētiskām īpašībām.
Kāpēc tad magnēts nepiesaista visas vielas pēc kārtas? Atoma sastāvs ietver kodolu, kā arī elektronus, kas riņķo ap to. Elektroniem ir īpaši līmeņi, pa kuriem tie griežas, vai riņķo apkārt. Katrā šādā līmenī atrodas 2 elektroni. Un tie rotē dažādos virzienos.
Tomēr ir vielas, ko sauc par feromagnēti. Daži elektroni nav savienoti pārī. Attiecīgi noteikts skaits no tiem var griezties tajā pašā virzienā. Tas rada magnētisko lauku ap katru matērijas atomu.
Parasti atomi ir nejaušā secībā. Šajā gadījumā lauki līdzsvaro viens otru. Bet, ja jūs virza visu atomu magnētiskos laukus vienā virzienā, jūs saņemat magnētu. Jāatzīmē, ka var piesaistīt dažādus metālus un citas vielas, taču tas ir daudz vājāks nekā feromagnēti.Lai sajustu pievilcību, jums jāizmanto ļoti spēcīgs magnēts.
Feromagnēti ietver metālus, piemēram, dzelzi, kobaltu, niķeli, gadolīniju, terbiju, disprosiju, holmiju, erbiju. Arī dažiem metāla sakausējumiem un savienojumiem ir raksturīgas līdzīgas īpašības. Nemetāliskas izcelsmes feromagnētu skaits nav tik liels vai līdz šim ir maz pētīts. Tajos ietilpst, piemēram, hroma oksīds.
Magnētisko uzņēmību raksturo vielas (galvenokārt metāli), kurām ir noteikta struktūra. Tos sauc par feromagnētiem - tās ir vielas, kurās atomu magnētiskie lauki saskaitās vienā virzienā. Papildus dzelzs, feromomagnētiem pieder kobalts, niķelis, terbis, gadolīnijs, disprosijs, holmijs, erbijs. Arī magnēts piesaista noteiktus sakausējumus un pat nemetāliskas vielas - piemēram, hroma oksīdu.