Magnētu likumi

Magnētisma likumiem ir bijusi liela ietekme uz zinātni un kultūru. Kopš 19. gadsimta sākuma zinātnieki ir strādājuši, lai identificētu un izskaidrotu dažādus fiziskos likumus, kas regulē magnētu uzvedību dažādos kontekstos. Līdz 1905. gadam zinātniskā izpratne par magnētismu attīstījās tiktāl, ka tā palīdzēja radīt Einšteina speciālās relativitātes teoriju. Lai gan detalizēta, padziļināta magnētisma izpratne prasa lielas pūles, jūs varat iegūt plašu pārskatu par šiem pamatlikumiem salīdzinoši ātri.

Magnētisma likumi ir plaši izstrādāti un pilnveidoti kopš Orsteda, Ampera un citu tagad slavenu zinātnieku eksperimentiem 1800. gadu sākumā. Pamatlikums, kas ieviests šajā laikā, ir jēdziens, ka magnēta poliem katram ir savs atšķirīgs pozitīvais vai negatīvais lādiņš un tie piesaista tikai pretēji lādētus polus. Piemēram, ir gandrīz neiespējami neļaut diviem pozitīvi uzlādētiem magnētiskajiem stabiem viens otru atgrūst. No otras puses, ir grūti atturēt pozitīvi lādētu un negatīvi lādētu magnētisko polu no mēģinājuma virzīties viens pret otru.

Šis jēdziens kļūst īpaši interesants, ja jau esošs magnēts tiek sagriezts divos dažādos mazākos magnētos. Pēc griešanas katram no mazākajiem magnētiem ir savi pozitīvi un negatīvi lādēti stabi neatkarīgi no tā, kur tika sagriezts lielākais magnēts.

Pretēji lādētu polu jēdzienu parasti dēvē par Pirmais magnētisma likums.

Otrais magnētisma likums ir nedaudz sarežģītāks un tieši attiecas uz pašu magnētu elektromotora spēku. Šo konkrēto likumu parasti dēvē par Kulona likums.

Kulona likums nosaka, ka spēks, ko magnēta pols iedarbojas uz papildu polu, atbilst virknei stingru noteikumu, tostarp:

• Spēks ir tieši proporcionāls staba spēku reizinājumam.
• Spēks pastāv apgriezti proporcionāli vidējā attāluma kvadrātam starp poliem.
• Spēks ir atkarīgs no konkrētās vides, kurā magnēti ir ievietoti.

Matemātiskā formula, ko parasti izmanto, lai attēlotu šos noteikumus, ir:

F =[K x M₁xM₂)/d²]

Formulā M₁ un M₂ apzīmē polu stiprības, D ir vienāds ar attālumu starp poliem, un K ir matemātisks tās vides caurlaidības attēlojums, kurā ir ievietoti magnēti.

The Domēna magnētisma teorija sniedz papildu ieskatu magnētu uzvedībā. Pirmo reizi 1906. gadā Pjērs-Ernests Veiss ieviesa magnētisko domēnu teoriju, kuras mērķis ir izskaidrot izmaiņas, kas notiek vielas iekšienē, kad tā kļūst magnetizēta.

Lielas magnetizētas vielas sastāv no mazākiem magnētisma apgabaliem, ko parasti dēvē par domēniem. Katrā domēnā ir mazākas vienības, ko dēvē par dipoliem. Magnētiskā sastāva sarežģītā būtība ļauj turpināt magnētisma klātbūtni, kad tiek salauztas vai atdalītas lielākas magnētiskās vienības.

Magnēti nepaliek magnetizēti mūžīgi. Apzināta demagnetizācija var notikt, pārkārtojot dipolus pašā magnētā. Lai to panāktu, var izmantot dažādus procesus. Viena populāra metode ir magnēta karsēšana, pārsniedzot tā Kirī punktu, kas ir temperatūra, kurā tas, kā zināms, manipulē ar dipoliem. Vēl viena vielas demagnetizēšanas metode ir pielikt magnētam maiņstrāvu. Pat neizmantojot nevienu no šīm metodēm, magnēts laika gaitā lēnām demagnetizējas kā daļa no dabiskā degradācijas procesa.