A mágnesek törvényei

A mágnesesség törvényei mély hatást gyakoroltak a tudományra és a kultúrára. A 19. század első évei óta a tudósok azon dolgoznak, hogy azonosítsák és megmagyarázzák a mágnesek viselkedését szabályozó különféle fizikai törvényeket különféle összefüggésekben. 1905-re a mágnesesség tudományos felfogása odáig fejlődött, hogy elősegítette Einstein speciális relativitáselméletének megalkotását. Bár a mágnesesség részletes, mélyreható megértése nagy erőfeszítést igényel, viszonylag gyorsan átfogó áttekintést kaphat ezekről az alapvető törvényekről.

A mágnesesség törvényeit alaposan kidolgozták és finomították Orsted, Ampere és más híres tudósok 1800-as évek eleji kísérletei óta. Az ez idő alatt bevezetett legalapvetőbb törvény az az elképzelés, hogy a mágnes pólusainak külön pozitív vagy negatív töltése van, és csak az ellentétes töltésű pólusokat vonzzák. Például szinte lehetetlen megakadályozni, hogy két pozitív töltésű mágneses pólus taszítsa egymást. Másrészt nehéz megakadályozni, hogy egy pozitív és negatív töltésű mágneses pólus ne próbáljon meg egymás felé mozogni.

Ez a koncepció különösen akkor válik érdekessé, amikor egy már létező mágnest két különböző, kisebb mágnesre vágnak. A vágást követően minden kisebb mágnesnek megvan a maga pozitív és negatív töltésű pólusa, függetlenül attól, hogy a nagyobb mágnest hol vágták el.

Az ellentétes töltésű pólusok fogalmát általában a A mágnesesség első törvénye.

A mágnesesség második törvénye valamivel összetettebb, és közvetlenül a mágnesek elektromotoros erejéhez kapcsolódik. Ezt a bizonyos törvényt általában úgy emlegetik Coulomb törvénye.

A Coulomb-törvény kimondja, hogy a mágnes pólusa által egy további pólusra kifejtett erő egy sor szigorú szabályt betart, beleértve:

• Az erő egyenesen arányos a pólus erőinek szorzatával.
• Az erő fordított arányban áll fenn a pólusok közötti középtávolság négyzetével.
• Az erő attól függ, hogy milyen közegben vannak a mágnesek.

Az e szabályok ábrázolására általánosan használt matematikai képlet a következő:

F =[K x M₁xM₂)/d²]

A képletben M₁ és M₂ a pólusok erősségét jelentik, D egyenlő a pólusok közötti távolsággal, K pedig annak a közegnek a permeabilitásának matematikai ábrázolása, amelyben a mágnesek vannak.

Az A mágnesesség tartományelmélete további betekintést nyújt a mágnesek viselkedésébe. A mágneses domének elméletét először Pierre-Ernest Weiss vezette be 1906-ban, és megpróbálja megmagyarázni azokat a változásokat, amelyek egy anyag belsejében, amikor az mágnesezetté válik.

A nagy mágnesezett anyagok kisebb mágneses területekből állnak, amelyeket általában doméneknek neveznek. Az egyes tartományokon belül vannak kisebb egységek, amelyeket dipólusoknak neveznek. A mágneses összetétel összetett természete lehetővé teszi a mágnesesség folyamatos jelenlétét nagyobb mágneses egységek törésekor vagy szétválásakor.

A mágnesek nem maradnak örökké mágnesezettek. Szándékos lemágnesezés történhet magán a mágnesen belüli dipólusok átszervezésével. Ennek megvalósítására különféle folyamatok használhatók. Az egyik népszerű módszer a mágnes felmelegítése a Curie-pont fölé, amely az a hőmérséklet, amelyen ismert módon manipulálja a dipólusokat. Egy anyag lemágnesezésének másik módja az, hogy váltakozó áramot adnak a mágnesre. Még e módszerek bármelyikének alkalmazása nélkül is a mágnes idővel lassan demagnetizálódik a természetes lebomlási folyamat részeként.