Lovene om magneter

Magnetismens lover har hatt en dyp effekt på vitenskap og kultur. Siden de første årene av 1800-tallet har forskere jobbet med å identifisere og forklare de ulike fysiske lovene som styrer magneters oppførsel i en rekke sammenhenger. I 1905 utviklet den vitenskapelige forståelsen av magnetisme seg til det punktet at den bidro til å skape Einsteins spesielle relativitetsteori. Selv om en detaljert, dyptgående forståelse av magnetisme krever omfattende innsats, kan du relativt raskt få en bred oversikt over disse grunnleggende lovene.

Magnetismens lover har blitt utviklet og foredlet mye siden eksperimentene til Orsted, Ampere og andre nå kjente forskere på begynnelsen av 1800-tallet. Den mest grunnleggende loven som ble introdusert i løpet av denne tiden er konseptet om at polene til en magnet hver har sin egen distinkte positive eller negative ladning og bare tiltrekker seg motsatt ladede poler. For eksempel er det nesten umulig å holde to positivt ladede magnetiske poler fra å frastøte hverandre. På den annen side er det vanskelig å forhindre at en positivt ladet og negativt ladet magnetisk pol forsøker å bevege seg mot hverandre.

Der dette konseptet blir spesielt interessant er når en allerede eksisterende magnet kuttes i to forskjellige, mindre magneter. Etter kuttet har hver av de mindre magnetene sine egne positive og negativt ladede poler, uavhengig av hvor den større magneten ble kuttet.

Konseptet med motsatt ladede poler blir ofte referert til som Magnetismens første lov.

Den andre loven for magnetisme er litt mer kompleks og relaterer seg direkte til den elektromotoriske kraften til selve magnetene. Denne spesielle loven blir ofte referert til som Coulombs lov.

Coulombs lov sier at kraften som utøves av polen til en magnet på en ekstra pol overholder en rekke strenge regler, inkludert:

• Kraften er i direkte proporsjon med produktet av kreftene til polen.
• Kraften eksisterer i omvendt proporsjon med kvadratet på mellomavstanden mellom polene.
• Kraften er avhengig av det spesifikke mediet som magnetene er plassert i.

Den matematiske formelen som vanligvis brukes for å representere disse reglene er:

F =[K x M₁xM₂)/d²]

I formelen, M₁ og M₂ representerer styrken til polene, D er lik avstanden mellom polene, og K er en matematisk representasjon av permeabiliteten til mediet som magnetene er plassert i.

De Domeneteori om magnetisme gir ytterligere innsikt i oppførselen til magneter. Først introdusert i 1906 av Pierre-Ernest Weiss, søker teorien om magnetiske domener å forklare endringene som skjer inne i et stoff når det blir magnetisert.

Store magnetiserte stoffer består av mindre områder med magnetisme, ofte referert til som domener. Innenfor hvert domene er mindre enheter referert til som dipoler. Den komplekse naturen til magnetisk sammensetning tillater fortsatt tilstedeværelse av magnetisme når større magnetiske enheter brytes eller separeres.

Magneter forblir ikke magnetiserte for alltid. Bevisst avmagnetisering kan skje gjennom omorganisering av dipoler i selve magneten. En rekke prosesser kan brukes for å få dette til. Oppvarming av en magnet forbi Curie-punktet, som er temperaturen der den er kjent for å manipulere dipoler, er en populær metode. En annen metode for å avmagnetisere et stoff er å påføre vekselstrøm til magneten. Selv uten å bruke noen av disse metodene, avmagnetiserer en magnet sakte over tid som en del av en naturlig nedbrytningsprosess.