Zakoni magnetov

Zakoni magnetizma so močno vplivali na znanost in kulturo. Od zgodnjih let 19. stoletja so si znanstveniki prizadevali identificirati in razložiti različne fizikalne zakone, ki urejajo obnašanje magnetov v različnih kontekstih. Do leta 1905 se je znanstveno razumevanje magnetizma razvilo do te mere, da je pomagalo pri ustvarjanju Einsteinove posebne teorije relativnosti. Čeprav podrobno, poglobljeno razumevanje magnetizma zahteva veliko truda, lahko razmeroma hitro pridobite širok pregled nad temi temeljnimi zakoni.

Zakoni magnetizma so bili razviti in izpopolnjeni od poskusov Orsteda, Ampereja in drugih zdaj znanih znanstvenikov v zgodnjih 1800-ih. Najbolj temeljni zakon, ki je bil uveden v tem času, je koncept, da ima polovi magneta vsak svoj ločen pozitiven ali negativen naboj in privlačijo le nasprotno nabite pole. Na primer, skoraj nemogoče je preprečiti, da bi se dva pozitivno nabita magnetna pola drug drugega odbijala. Po drugi strani pa je težko preprečiti, da bi se pozitivno nabiti in negativno nabiti magnetni pol poskušali premikati drug proti drugemu.

Ta koncept postane še posebej zanimiv, ko že obstoječi magnet razrežemo na dva različna, manjša magneta. Po rezanju ima vsak manjši magnet svoj pozitivni in negativno nabit pol, ne glede na to, kje je bil večji magnet prerezan.

Koncept nasprotno nabitih polov se običajno imenuje Prvi zakon magnetizma.

Drugi zakon magnetizma je nekoliko bolj zapleten in se nanaša neposredno na elektromotorno silo samih magnetov. Ta poseben zakon se običajno imenuje kot Coulombov zakon.

Coulombov zakon pravi, da se sila, ki jo pol magneta izvaja na dodatnem polu, spoštuje vrsto strogih pravil, vključno z:

• Sila je premosorazmerna zmnožku sil pola.
• Sila obstaja v obratnem sorazmerju s kvadratom srednje razdalje med poli.
• Sila je odvisna od specifičnega medija, v katerega so nameščeni magneti.

Matematična formula, ki se običajno uporablja za predstavitev teh pravil, je:

F =[K x M₁xM₂)/d²]

V formuli M₁ in M₂ predstavljajo jakosti polov, D je enak razdalji med poloma, K pa je matematični prikaz prepustnosti medija, v katerega so nameščeni magneti.

The Domenska teorija magnetizma nudi dodaten vpogled v obnašanje magnetov. Teorija magnetnih domen, ki jo je leta 1906 prvič predstavil Pierre-Ernest Weiss, skuša razložiti spremembe, ki se pojavijo znotraj snovi, ko postane magnetizirana.

Velike magnetizirane snovi so sestavljene iz manjših območij magnetizma, ki jih običajno imenujemo domene. Znotraj vsake domene so manjše enote, imenovane dipoli. Kompleksna narava magnetne sestave omogoča stalno prisotnost magnetizma, ko so večje magnetne enote polomljene ali ločene.

Magneti ne ostanejo magnetizirani za vedno. Namerna demagnetizacija se lahko zgodi z reorganizacijo dipolov znotraj samega magneta. Za to je mogoče uporabiti različne postopke. Ena izmed priljubljenih metod je segrevanje magneta nad njegovo Curiejevo točko, to je temperatura, pri kateri je znano, da manipulira z dipoli. Druga metoda za razmagnetizacijo snovi je uporaba izmeničnega toka na magnet. Tudi brez uporabe katere koli od teh metod se magnet sčasoma počasi demagnetizira kot del naravnega procesa razgradnje.