חוקי המגנטים

לחוקי המגנטיות הייתה השפעה עמוקה על המדע והתרבות. מאז השנים הראשונות של המאה ה-19 פעלו מדענים לזהות ולהסביר את החוקים הפיזיקליים השונים השולטים בהתנהגותם של מגנטים במגוון הקשרים. עד 1905, ההבנה המדעית של מגנטיות התפתחה עד כדי כך שהיא עזרה להניע את יצירת תורת היחסות הפרטית של איינשטיין. למרות שהבנה מפורטת ומעמיקה של מגנטיות דורשת מאמץ רב, אתה יכול לקבל סקירה רחבה של חוקי היסוד הללו במהירות יחסית.

חוקי המגנטיות פותחו ושוכללו בהרחבה מאז הניסויים של אורסטד, אמפר ומדענים מפורסמים אחרים בתחילת המאה ה-19. החוק הבסיסי ביותר שהוצג במהלך תקופה זו הוא הרעיון שלקטבים של מגנט לכל אחד יש מטען חיובי או שלילי מובהק משלו ומושכים רק קטבים בעלי מטען הפוך. לדוגמה, כמעט בלתי אפשרי למנוע משני קטבים מגנטיים בעלי מטען חיובי לדחות זה את זה. מצד שני, קשה למנוע מקוטב מגנטי טעון חיובי ושלילי לנסות לנוע זה לכיוון השני.

המקום שבו הרעיון הזה הופך למעניין במיוחד הוא כאשר מגנט קיים נחתך לשני מגנטים שונים וקטנים יותר. לאחר החיתוך, לכל אחד מהמגנטים הקטנים יותר יש קטבים חיוביים ושליליים משלו, ללא קשר למקום שבו נחתך המגנט הגדול יותר.

המושג של קטבים טעונים הפוך מכונה בדרך כלל החוק הראשון של המגנטיות.

החוק השני של המגנטיות הוא מעט יותר מורכב ומתייחס ישירות לכוח האלקטרו-מוטורי של המגנטים עצמם. חוק מסוים זה מכונה בדרך כלל חוק קולומב.

חוק קולומב קובע כי הכוח המופעל על ידי קוטב מגנט על קוטב נוסף דבק בשורה של כללים נוקשים, כולל:

• הכוח נמצא ביחס ישר למכפלת הכוחות של המוט.
• הכוח קיים ביחס הפוך לריבוע המרחק האמצעי בין הקטבים.
• הכוח תלוי בתווך הספציפי בו ממוקמים המגנטים.

הנוסחה המתמטית המשמשת בדרך כלל לייצוג הכללים הללו היא:

F =[K x M₁איקסM₂)/ד²]

בנוסחה, M₁ ומ₂ מייצגים את עוצמות הקטבים, D שווה למרחק בין הקטבים, ו-K הוא ייצוג מתמטי של חדירות המדיום בו ממוקמים המגנטים.

ה תורת התחום של מגנטיזם מספק תובנה נוספת לגבי התנהגות המגנטים. התיאוריה של תחומים מגנטיים, שהוצגה לראשונה בשנת 1906 על ידי פייר-ארנסט וייס, מבקשת להסביר את השינויים המתרחשים בתוך חומר כאשר הוא מתמגנט.

חומרים ממוגנטים גדולים מורכבים מאזורים קטנים יותר של מגנטיות, המכונה בדרך כלל תחומים. בתוך כל תחום יש יחידות קטנות יותר המכונות דיפולים. האופי המורכב של ההרכב המגנטי מאפשר נוכחות מתמשכת של מגנטיות כאשר יחידות מגנטיות גדולות יותר נשברות או מופרדות.

מגנטים לא נשארים ממוגנטים לנצח. דה-מגנטיזציה מכוונת יכולה להתרחש באמצעות ארגון מחדש של דיפולים בתוך המגנט עצמו. ניתן להשתמש במגוון תהליכים כדי לגרום לזה לקרות. חימום מגנט מעבר לנקודת הקורי שלו, שהיא הטמפרטורה שבה הוא ידוע לתמרן דיפולים, היא שיטה פופולרית אחת. שיטה נוספת לדה-מגנטיזציה של חומר היא הפעלת זרם חלופי על המגנט. גם מבלי ליישם אף אחת מהשיטות הללו, מגנט מתבטל לאט עם הזמן כחלק מתהליך פירוק טבעי.