Magneternas lagar

Magnetismens lagar har haft en djupgående effekt på vetenskap och kultur. Sedan de första åren av 1800-talet har forskare arbetat med att identifiera och förklara de olika fysiska lagarna som styr magneters beteende i en mängd olika sammanhang. År 1905 utvecklades den vetenskapliga förståelsen av magnetism till den grad att den bidrog till att skapa Einsteins speciella relativitetsteori. Även om en detaljerad, djupgående förståelse av magnetism kräver omfattande ansträngningar, kan du relativt snabbt få en bred överblick över dessa grundläggande lagar.

Magnetismens lagar har utvecklats och förfinats i stor omfattning sedan experimenten från Örsted, Ampere och andra nu kända vetenskapsmän i början av 1800-talet. Den mest grundläggande lagen som introducerades under denna tid är konceptet att polerna på en magnet var och en har sin egen distinkta positiva eller negativa laddning och bara attraherar motsatt laddade poler. Till exempel är det nästan omöjligt att hindra två positivt laddade magnetiska poler från att stöta bort varandra. Å andra sidan är det svårt att hålla en positivt laddad och negativt laddad magnetisk pol från att försöka röra sig mot varandra.

Där detta koncept blir särskilt intressant är när en redan existerande magnet skärs i två olika, mindre magneter. Efter snittet har var och en av de mindre magneterna sina egna positiva och negativt laddade poler, oavsett var den större magneten skars.

Konceptet med motsatt laddade poler kallas vanligtvis för Magnetismens första lag.

Den andra magnetismens lag är något mer komplex och relaterar direkt till den elektromotoriska kraften hos själva magneterna. Denna speciella lag kallas vanligtvis Coulombs lag.

Coulombs lag säger att kraften som utövas av en magnets pol på en extra pol följer en rad strikta regler, inklusive:

• Kraften står i direkt proportion till produkten av krafterna från polen.
• Kraften finns i omvänd proportion till kvadraten på mittavståndet mellan polerna.
• Kraften är beroende av det specifika medium som magneterna är placerade i.

Den matematiska formeln som vanligtvis används för att representera dessa regler är:

F =[K x M₁xM₂)/d²]

I formeln, M₁ och M₂ representerar polernas styrkor, D är lika med avståndet mellan polerna och K är en matematisk representation av permeabiliteten hos mediet i vilket magneterna är placerade.

De Domänteori om magnetism ger ytterligare insikt i magneternas beteende. Teorin om magnetiska domäner introducerades först 1906 av Pierre-Ernest Weiss och försöker förklara de förändringar som sker inuti ett ämne när det blir magnetiserat.

Stora magnetiserade ämnen består av mindre områden av magnetism, vanligtvis kallade domäner. Inom varje domän finns mindre enheter som kallas dipoler. Den komplexa naturen hos magnetisk sammansättning möjliggör fortsatt närvaro av magnetism när större magnetiska enheter bryts eller separeras.

Magneter förblir inte magnetiserade för alltid. Avsiktlig avmagnetisering kan ske genom omorganisering av dipoler i själva magneten. En mängd olika processer kan användas för att få detta att hända. Att värma en magnet förbi dess Curie-punkt, vilket är den temperatur vid vilken den är känd för att manipulera dipoler, är en populär metod. En annan metod för att avmagnetisera ett ämne är att applicera växelström på magneten. Även utan att använda någon av dessa metoder avmagnetiseras en magnet långsamt över tiden som en del av en naturlig nedbrytningsprocess.