Magneti su jedan od najčešćih alata u našem svakodnevnom životu i pojavljuju se u najrazličitijim situacijama i na raznim mestima. Pogledajte vrata svog frižidera, magnetizam je ono što ih drži čvrsto zatvorenim. Razmislite o slušalicama ili zvučnicima na računaru; i oni rade zahvaljujući magnetima. Čak je i podizanje i spuštanje prozora u automobilu moguće zahvaljujući magnetnim materijalima.
Od svih oblika energije koji prožimaju prirodu, elektricitet i magnetizam su možda najfascinantniji.
Nikola Tesla, „What Is Electricity?“, 1891.
Magneti su, bukvalno, svuda oko nas. Elektricitet i magnetizam, kao i nauka koja proučava magnetno polje predstavljaju neke od najkorisnijih naučnih dostignuća koja imamo. Toliko toga jednostavno ne bi moglo da funkcioniše bez njih.
Ipak, s obzirom na to koliko su magnetni materijali i uređaji zasnovani na magnetizmu prisutni u našem životu, ovaj fenomen često uzimamo zdravo za gotovo. Ali kada zastanete i razmislite o tome, zar magnetizam nije neverovatan? Zar nije fascinantno da komad metala može da pokrene drugi predmet pomoću nevidljive sile? Zar nauka koja stoji iza ovog neobičnog procesa nije zaista zanimljiva?
Ne? Možda je to zato što još ne znate dovoljno o magnetizmu. Zato ćemo, sa namerom da vas ubedimo da je magnetna sila jedan od najzanimljivijih prirodnih fenomena, pogledati šta ona zapravo predstavlja i kako funkcioniše.
Bili bismo iznenađeni ako se do kraja ovog teksta ne složite sa nama. Možete pogledati i naš kompletan vodič kroz magnetizam i elektromagnetizam.
Šta je zapravo magnetizam?
Magnetizam je sila pomoću koje magnetni materijali privlače ili odbijaju druge magnetne materijale. To je najčešći način na koji u svakodnevnom životu primećujemo dejstvo magnetizma, kada se komadi metala privlače i pomeraju jedni ka drugima.
Upravo to magnete čini toliko zanimljivim, ali i veoma korisnim u svakodnevnom životu. Magnetna sila je beskontaktna sila, što znači da magnetni materijali ne moraju biti u direktnom kontaktu da bi se njihovo dejstvo osetilo.
Ipak, iza svega toga ne stoji nikakva magija iako se nekada verovalo da je upravo tako. Sile koje stvaraju magnetni materijali posledica su procesa koji se odvijaju na nivou koji je toliko mali da ga ne možemo videti golim okom. Na tom nivou sve je u stalnom kretanju.
Sila koju primećujemo rezultat je dva fenomena na tom mikroskopskom nivou. Prvi je magnetni moment određenog elementa i njegovih čestica, dok je drugi električna struja.
Magnetni momenti i elektroni
Da bismo razumeli šta se dešava na mnogo manjem nivou, potrebno je da pogledamo elektrone jednu od osnovnih subatomskih čestica materije.
Magnetizam kakav poznajemo sa dva magnetna pola nastaje kada su magnetni momenti elektrona u velikoj meri usmereni u istom pravcu. Tek tada materijal može da stvori dovoljno snažno magnetno polje koje možemo primetiti i izmeriti.
Elektricitet i magnetizam
Kao što smo već pomenuli, magnetizam može biti povezan sa dva glavna izvora. Prvi je magnetni moment elektrona i njihova orijentacija, a drugi je električna struja.
Električna struja stvara magnetno polje zato što predstavlja usmereno kretanje električnih naboja kroz materijal. Kada kroz provodnik protiče električna struja, oko njega nastaje magnetno polje. Što je struja veća, magnetno polje koje stvara provodnik može biti snažnije.
Ova povezanost elektriciteta i magnetizma predstavlja osnovu elektromagnetizma i ima ogromnu primenu u savremenoj tehnologiji.
Elektromagneti
Verovatno ste čuli za elektromagnet ili za pojam elektromagnetizma. Elektromagnet je magnet čije se magnetno polje stvara pomoću električne struje. Za razliku od trajnih magneta, elektromagnet možemo uključiti i isključiti, što ga čini veoma praktičnim za različite industrijske i tehničke primene.
Ako oko magnetnog materijala obmotamo namotaj žice i kroz njega propustimo električnu struju, nastaje magnetno polje. Na taj način možemo dobiti veoma snažan elektromagnet. Magnetno polje koje nastaje oko namotaja može biti usmereno tako da pojača ukupno magnetno dejstvo sistema.
Kada isključimo električnu struju, magnetno polje elektromagneta slabi ili nestaje. Upravo mogućnost jednostavnog uključivanja i isključivanja predstavlja jednu od njegovih najvećih prednosti.
Šta je magnetno polje?
Magneti privlače ili odbijaju druge predmete i materijale na koje deluje magnetna sila. To već znamo.
Međutim, važno je razumeti šta se dešava između dva magnetna materijala. Tu dolazimo do pojma magnetnog polja, nevidljivog polja sile koje se prostire oko magneta i drugih izvora magnetizma.
Verovatno ste već videli prikaze magnetnih polja. Ono što ćete na njima odmah primetiti jeste dipolarna priroda magneta činjenica da svaki magnet ima severni i južni pol kao i linije magnetnog polja koje prikazujemo između ova dva pola.
Ove linije predstavljaju magnetni fluks i, prema uobičajenom prikazu, izviru iz severnog pola i ulaze u južni pol. Što su linije magnetnog polja gušće, to je magnetno polje snažnije. Važno je napomenuti da se linije magnetnog polja nikada ne ukrštaju.
Gvozdene opiljke
Jedan od najboljih načina da zaista vidite oblik magnetnog polja jeste pomoću gvozdenih opiljaka.
Uzmite magnet u obliku šipke i šaku sitnih komadića gvožđa, odnosno gvozdenih opiljaka.
Pospite opiljke preko magneta i posmatrajte kako se oblik magnetnog polja pojavljuje. Sitni delovi gvožđa će se rasporediti duž linija magnetnog polja i tako će jasno pokazati njegov oblik.
To je zaista zanimljiv i jednostavan eksperiment.
Različite vrste magneta i različite vrste magnetizma
Verovatno ste već zaključili da nisu svi magneti isti. Pošto znamo da postoji elektromagnetna sila, kao i magneti koji svoje magnetno svojstvo imaju bez električne struje, možemo pretpostaviti da postoji više različitih vrsta magnetizma. Jedan od primera koji smo već pomenuli jeste magnet u obliku šipke.
Dijamagnetizam
Počnimo od dijamagnetizma. To je oblik magnetnog ponašanja koji je prisutan kod svih materijala, ali je veoma slab i uglavnom nije primetan u svakodnevnom životu.
Kod dijamagnetnih materijala elektroni su u atomima uglavnom upareni, pa se njihovi magnetni momenti međusobno poništavaju. U prisustvu paramagnetnih ili feromagnetnih supstanci, dijamagnetni efekat može biti nadjačan mnogo snažnijim magnetnim svojstvima tih materijala.
Paramagnetizam
Paramagnetni materijali su materijali koje magnetno polje slabo privlači. Veliki broj hemijskih jedinjenja pokazuje paramagnetna svojstva jer sadrži elektrone koji nisu upareni.
Čak je i kiseonik paramagnetan, što mnogima može biti iznenađujuće.
Kod paramagnetnih supstanci, nespareni elektroni teže da se orijentišu u pravcu spoljašnjeg magnetnog polja. Zbog toga materijal pokazuje slabo magnetno privlačenje dok se nalazi u magnetnom polju.
Feromagnetni materijali
Feromagnetni materijali su oni koje najčešće prepoznajemo kao magnetne materijale.
I oni imaju nesparene elektrone. Međutim, za razliku od paramagnetnih materijala, magnetni momenti u feromagnetnim materijalima mogu da se spontano usmere u istom pravcu. Zbog toga im nije neophodno spoljašnje magnetno polje da bi pokazali snažna magnetna svojstva.
Među najpoznatijim feromagnetnim materijalima nalaze se gvožđe, nikl i kobalt. Naziv „feromagnetizam“ potiče od latinske reči ferrum, koja znači gvožđe.
Privremeni i trajni magneti
Pojmovi privremeni i trajni magneti veoma su česti kada se govori o magnetizmu. Razlika između njih je prilično jednostavna.
Trajni magneti su oni koji su feromagnetni. Oni zadržavaju svoja magnetna svojstva čak i kada više nisu izloženi spoljašnjem magnetnom polju.
Privremeni magneti su paramagnetne supstance kojima je potrebno spoljašnje magnetno polje da bi pokazale magnetna svojstva. Primer za to su spajalice za papir predmeti koji reaguju na magnetizam, ali sami po sebi nisu trajno magnetni.
Važno je napomenuti da zagrevanje feromagnetne supstance utiče na njena magnetna svojstva. Toplotna energija povećava kretanje atoma i elektrona, zbog čega njihova uređenost može biti narušena i magnetno svojstvo materijala može oslabiti ili nestati.
Saznajte više o transformatorima, jednoj od najvažnijih tehnologija zasnovanih na magnetizmu!
Da li je Zemlja magnetna?
Znate da Zemlja ima magnetno polje, zar ne? Upravo zbog toga magnete opisujemo kao tela koja imaju „severni“ i „južni“ pol.
Cela Zemlja poseduje magnetno polje, što je i razlog zbog kojeg funkcionišu kompasi. Kada biste uzeli šaku zemlje ili blata, ona sama po sebi ne bi pokazivala izražena magnetna svojstva, ali ogromna masa Zemlje stvara jedno od najznačajnijih prirodnih magnetnih polja.
Zašto Zemlja ima magnetno polje? Naučnici još uvek proučavaju sve detalje ovog procesa. Međutim, smatra se da je glavni uzrok kretanje materijala u Zemljinom spoljašnjem jezgru, koje je uglavnom sastavljeno od gvožđa i nikla. Kretanje ovog provodnog materijala stvara električne struje, a one su odgovorne za nastanak Zemljinog magnetnog polja.
Zemljino magnetno polje ima veoma važnu ulogu jer štiti našu planetu od dela naelektrisanih čestica koje dolaze sa Sunca. U interakciji sa tim česticama nastaju i polarna svetla, odnosno aurora borealis na severnoj i aurora australis na južnoj hemisferi.
Magnetizam je jedan od najvažnijih prirodnih fenomena koji ima veliki uticaj na naš svakodnevni život. Od običnih magneta i elektromagneta do kompasa, zvučnika i različitih savremenih uređaja, magnetna sila nalazi primenu gotovo svuda oko nas.
Razumevanje magnetnog polja, magnetnih materijala i razlike između privremenih i trajnih magneta pomaže nam da bolje razumemo kako funkcionišu brojni uređaji koje svakodnevno koristimo. Posebno je zanimljivo Zemljino magnetno polje, koje ne samo da omogućava rad kompasa već ima važnu ulogu u zaštiti naše planete od čestica sa Sunca. Magnetizam je zato mnogo više od običnog privlačenja magneta on je važan deo prirode i savremene tehnologije.
Sažmi uz pomoć AI
Da li ti se dopao članak? Zapiši to!
Loading...
