Почему магнит "магнитит"?

4 January 2019

Все вы в своей жизни встречались с постоянными магнитами. Сегодня я вам предлагаю разобраться, как в нем все устроенно и почему он магнитит?

Для этого я предлагаю вам понять, что такое магнитное поле?

Электричество было открыто еще где-то в 17 веке, но практическую пользу этого открытия люди поняли еще не скоро. Ученые заметили, что два проводника с током взаимодействуют друг с другом. Они попытались описать это взаимодействие. Но, как и для любой сферы физики требовалась математическая модель. Такой моделью послужило магнитное поле. В 1820 году Эрстед заметил, что проводник с током оказывает ориентирующее действие на магнитную стрелку. Разгадал эту загадку великий ученый - Майкл Фарадей.

Движущиеся заряды изменяют свойства окружающего пространства, то есть создают магнитное поле. А присутствие этого поля определяется тем, что на заряды, которые двигаются в нем, действует сила. По сути, эта сила обусловлена взаимодействием магнитных полей, создаваемых обоими зарядами. Про магнитное поле можно говорить еще очень много, но это уже выходит за рамки данной статьи. Если вам интересно, то дайте мне знать об этом и я выпущу отдельную статью, посвященную этой модели.

А сейчас мы пойдем дальше. Магнитное поле по особому ведет себя в веществе. Любая среда способна изменить характеристики поля, так как каждое вещество является магнетиком. Магнетики в свою очередь разделяются на 3 основных вида: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Мы с вами будем рассматривать последний тип - ферромагнетики, так как именно из них делают постоянные магниты.

Ферромагнетики

Этот класс веществ отличается тем, что они способны сохранять свою намагниченность даже в отсутствие внешнего магнитного поля, но как им это удается? Все дело в том, что внутри этих материалов существуют области с однонаправленным магнитным моментом - так называемые домены.

Но подождите, не так быстро, это последний уровень абстракции. Начнем с уровня пониже. Многие элементарные частицы обладают собственным магнитным моментом. То есть сами по себе электроны уже являются мини-магнитами.

Это сугубо квантовое явление.
Это сугубо квантовое явление.

В атоме электроны находятся на электронных оболочках, и как мы выяснили ранее, их движение становится причиной появления магнитного поля. Это называется орбитальным магнетизмом. Но здесь есть небольшая загвоздка: согласно принципам квантовой механики, электроны движутся в разные стороны по орбиталям, и их суммарное магнитное поле, согласно принципу суперпозиции, обнуляется. Но вот если оболочка не до конца заполнена, то тогда направление и собственного магнитного момента электронов и их движения, совпадает. Поэтому, если у атома оболочка заполнена наполовину, то его собственное магнитное поле достаточно велико. Такими элементами являются хорошо вам известные: железо, никель, кобальт и так далее.

И теперь наконец домены. Атомы в некоторых веществах могут объединяться в микро области, в которых магнитные магнитные моменты направлены в одну сторону. Именно благодаря наличию таких моментов вещество может обладать свойством постоянной намагниченности. В присутствии внешнего сильно магнитного поля, эти домены ориентируются по нему. А после они могут поддерживать друг друга, оставаясь таким образом в постоянной намагниченности.

Самым большим и мощным магнитом на нашей планете является сама Земля. Магнитное поле Земли защищает нас от пагубного солнечного ветра и других ионизирующих космических лучей. Спасибо за внимание, не забывайте ставить пальцы вверх и подписываться на канал, дальше вас ждет еще больше интересного!