Magneettien lait

Magnetismin laeilla on ollut syvällinen vaikutus tieteeseen ja kulttuuriin. 1800-luvun alkuvuosista lähtien tiedemiehet ovat työskennelleet tunnistaakseen ja selittääkseen erilaisia ​​fyysisiä lakeja, jotka säätelevät magneettien käyttäytymistä eri yhteyksissä. Vuoteen 1905 mennessä tieteellinen ymmärrys magnetismista kehittyi siihen pisteeseen, että se auttoi luomaan Einsteinin erityissuhteellisuusteorian. Vaikka magnetismin yksityiskohtainen, syvällinen ymmärtäminen vaatii paljon vaivaa, voit saada laajan yleiskuvan näistä peruslaeista suhteellisen nopeasti.

Magnetismin lakeja on kehitetty ja jalostettu laajasti Orstedin, Amperen ja muiden nyt kuuluisien tiedemiesten 1800-luvun alussa tekemien kokeiden jälkeen. Tänä aikana käyttöön otettu perustavanlaatuisin laki on ajatus, että magneetin navoilla on kullakin oma erillinen positiivinen tai negatiivinen varaus ja ne vetävät puoleensa vain vastakkaisesti varautuneita napoja. Esimerkiksi on lähes mahdotonta estää kahta positiivisesti varautunutta magneettinapaa hylkimästä toisiaan. Toisaalta on vaikeaa estää positiivisesti ja negatiivisesti varautunutta magneettinapaa yrittämästä liikkua toisiaan kohti.

Tästä konseptista tulee erityisen kiinnostava, kun olemassa oleva magneetti leikataan kahdeksi erilaiseksi pienemmäksi magneetiksi. Leikkauksen jälkeen jokaisella pienemmällä magneetilla on omat positiiviset ja negatiivisesti varatut navat riippumatta siitä, mistä suurempi magneetti leikattiin.

Vastakkaisesti varautuneiden napojen käsitettä kutsutaan yleisesti nimellä Ensimmäinen magnetismin laki.

Magnetismin toinen laki on hieman monimutkaisempi ja liittyy suoraan magneettien sähkömotoriseen voimaan. Tätä lakia kutsutaan yleisesti nimellä Coulombin laki.

Coulombin lain mukaan voima, jonka magneetin nava kohdistaa lisänapaan, noudattaa useita tiukkoja sääntöjä, mukaan lukien:

• Voima on suoraan verrannollinen navan voimien tuloon.
• Voima on käänteisessä suhteessa napojen välisen keskietäisyyden neliöön.
• Voima riippuu tietystä väliaineesta, johon magneetit on sijoitettu.

Matemaattinen kaava, jota yleisesti käytetään edustamaan näitä sääntöjä, on:

F =[K x M₁xM₂)/d²]

Kaavassa M₁ ja M₂ edustavat napojen vahvuuksia, D on yhtä suuri kuin napojen välinen etäisyys ja K on matemaattinen esitys aineen läpäisevyydestä, johon magneetit on sijoitettu.

The Magnetismin alueteoria tarjoaa lisätietoa magneettien käyttäytymisestä. Pierre-Ernest Weiss esitteli ensimmäisen kerran vuonna 1906. Magneettialueiden teoria pyrkii selittämään aineen sisällä tapahtuvia muutoksia, kun se magnetoituu.

Suuret magnetisoidut aineet koostuvat pienemmistä magnetismin alueista, joita kutsutaan yleisesti alueiksi. Jokaisella alueella on pienempiä yksiköitä, joita kutsutaan dipoleiksi. Magneettisen koostumuksen monimutkainen luonne mahdollistaa magnetismin jatkuvan läsnäolon, kun suurempia magneettisia yksiköitä rikkoutuu tai erotetaan.

Magneetit eivät pysy magnetoituina ikuisesti. Tahallinen demagnetointi voi tapahtua itse magneetin sisällä olevien dipolien uudelleenjärjestelyn kautta. Tämän toteuttamiseksi voidaan käyttää erilaisia ​​prosesseja. Magneetin kuumentaminen Curie-pisteen ohi, joka on lämpötila, jossa sen tiedetään manipuloivan dipoleja, on yksi suosittu menetelmä. Toinen menetelmä aineen demagnetoimiseksi on käyttää vaihtovirtaa magneettiin. Jopa käyttämättä mitään näistä menetelmistä, magneetti demagnetoituu hitaasti ajan myötä osana luonnollista hajoamisprosessia.