Magneti permanenti

Magneti permanenti

Scurt istoric

Faptul ca unele tipuri de roci minerale poseda proprietati neobisnuite de atractie atunci cand se afla in apropierea fierului, a fost descoperit cu secole in urma. Una dintre aceste minerale speciale, magnetul natural sau magnetitul, este mentionat cu aproximativ 2500 de ani in urma in Europa si chiar mai devreme in Orientul Indepartat ca si subiect de curiozitate. Mai tarziu este folosit in navigatie, utilizand descoperirea ca o bucata din acest material neobisnuit tinde sa se orienteze pe directia nord-sud daca este lasat sa se roteasca liber (suspendat la capatul unui fir sau plutind pe apa). In 1269, Pierre de Maricourt intreprinde un studiu stiintific ce arata ca si fierul poate fi "incarcat" in mod similar cu aceasta proprietate prin frecarea acestuia de unul dintre "polii" magnetului.

Polul nord si polul sud al materialelor magnetice

Spre deosebire de sarcinile electrice, materialele magnetice poseda doi poli cu efecte opuse, denumite nord si sud dupa modul lor de orientare fata de pamant. Dupa cum a descoperit si Maricourt, este imposibila separarea celor doi poli unul de altul prin sectionarea magnetului in doua: fiecare noua bucata de material poseda propriul sau set de poli nord si sud.

Asemenea sarcinilor electrice, exista doar doua tipuri de poli: nord si sud, prin analogie cu sarcinile pozitive si negative. Asemenea sarcinilor electrice, polii asemenea se resping, iar ce opusi se atrag. Aceasta forta, asemenea fortei cauzate de electricitatea statica (vezi si campul, forta si fluxul magnetic si electric), se extinde invizibil prin spatiu si poate chiar sa treaca prin obiecte precum hartia sau lemnul fara ca intensitatea sa sa scada simtitor.

Campul magnetic

Rene Descartes a fost cel care a facut observatia conform careia campul magnetic "invizibil" poate fi observat plasand un magnet sub o bucata de hartie/lemn si presarand deasupra pilitura de fier (vezi poza de sus). Bucatile de fier se vor alinia de-a lungul campului magnetic, "desenandu-i" practic forma. Rezultatul experimentului arata faptul ca liniile de camp continua neintrerupte de la un pol al magnetului spre celalalt:

Forta, fluxul si liniile de camp

Precum este cazul oricarui tip de camp (electric, magnetic, gravitational), cantitatea totala, sau efectul campului, este desemnata prin notiunea de flux, iar "impingerea" ce da nastere fluxului in spatiu poarta numele de forta. Termenul de "tub" a fost folosit initial de Michael Faraday pentru desemnarea a ceea ce acum sunt denumite linii de camp, si anume, succesiunea fluxului magnetic in spatiu, sau mai bine spus, forma sa. Intr-adevar, marimea campului magnetic este adesea definita ca si numarul liniilor de camp, desi este greu de crezut ca asemenea linii discrete si constante exista cu adevarat in realitate.

Producerea campului magnetic

Teoria moderna a magnetismului sustine ca producerea campului magnetic se datoreaza sarcinii electrice aflate in miscare; acest lucru ar insemna ca acest camp magnetic "permanent" al magnetilor este de fapt rezultatul miscarii uniforme in aceeasi directie a electronilor din interiorul atomilor de fier. Un astfel de comportament al electronilor in interiorul atomilor depinde de structura atomica a fiecarui material in parte. Astfel, doar anumite tipuri de substante reactioneaza cu campurile magnetice, si un numar si mai mic dintre ele poseda abilitatea de sustinere a unui camp magnetic permanent.

Magnetizarea materialelor feromagnetice

Fierul este unul dintre materialele ce poate fi usor magnetizat. Daca un corp de fier este adus in preajma unui magnet permanent, electronii din interiorul atomilor de fier se reorienteaza in directia campului produs de magnet iar fierul devine "magnetizat". Magnetizarea fierul se realizeaza astfel incat sa incorporeze liniile campului magnetic in forma sa, ceea ce se traduce printr-o atractie fata de magnetul permanent indiferent de orientarea acestuia fata de corpul de fier:

Corpul de fier initial nemagnetizat devine magnetizat dupa ce este adus in apropierea magnetului permanent. Indiferent ce pol este adus in apropierea fierului, acesta din urma se va magnetiza in asa fel incat sa fie atras de magnet.

Luand ca si referinta proprietatile magnetice naturale ale fierului, numim material feromagnetic acel material care se magnetizeaza usor (electronii atomilor sai se aliniaza usor campului magnetic extern). Toate materialele sunt magnetice intr-o anumita masura, iar cele care nu sunt considerate feromagnetice sunt clasificate fie ca si materiale paramagnetice (usor magnetice) sau diamagnetice.

Magnetizarea materialelor diamagnetice

Dintre cele doua, materialele diamagnetice sunt cele mai ciudate. In prezenta unui camp magnetic extern, devin usor magnetizate in directie opusa, astfel ca resping campul magnetic extern!

Remanenta

In cazul in care un material feromagnetic isi mentine starea de polarizare si dupa incetarea campului magnetic extern, spunem ca acest material are remanenta (magnetica) buna. Aceasta proprietate este o calitate necesara pentru un magnet permanent.