Главная            О проекте            Карта сайта            Обновления            Ссылки

Природа магнетизма

Что представляет собой природа магнетизма? Известно, что сам магнетизм является одним из основных свойств материи. Благодаря ему, определённые металлы намагничиваются и начинают притягивать к себе другие металлы. Но вот почему это происходит – тут ясного и чёткого ответа нет, как нет ответа на вопрос, что такое электрический ток. Теоретически, конечно, все эти понятия объяснены, созданы математические модели, и человек может управлять как магнитными, так и электрическими силами. Но истинная суть вопроса остаётся за гранью сознания. Люди не знают, почему это происходит, как не знают, почему бьётся человеческое сердце.

Действие магнита

У каждого магнита есть 2 полюса – северный и южный. Этот факт наводит на мысль, что в полюсах скапливается магнитная энергия. Причём эта энергия имеет разные знаки – плюс и минус. По логике вещей, если разрезать магнит пополам, то в одной части останется положительная энергия, а в другой – отрицательная.

Однако ничего подобного не происходит. Как только цельный магнит разрезается на 2 части, в каждой из них тут же образуются 2 полюса. Можно разрезать один кусок на 20 частей. Ничего не изменится. Каждый кусочек окажется с 2-мя полюсами.

Однако мы коснулись самой заветной мечты физиков. Они надеются найти в природе или получить экспериментальным путём монополь – одиночный магнитный полюс. Этой заветной мечте уже более 100 лет. На чём же она базируется?

Специалисты проводят аналогию с электроном. Он является носителем электрического заряда. Соответственно, должен существовать и элементарный магнитный заряд. Но пока ничего похожего в окружающем мире не обнаружено.

Природа магнетизма неразрывна с микромиром, который состоит из атомов и молекул. Его изучением занимается квантовая механика, нам же нужно знать, что каждая мельчайшая частица представляет собой микромагнит. Это элементарный диполь, у которого северный и южный полюса направлены в разные стороны. Поэтому их магнитные силы компенсируют друг друга.

Но иногда случиться так, что элементарные частицы формируются в относительном порядке. Все северные полюса при этом направлены в одну сторону, а южные полюса, соответственно, в другую. В этом случае в окружающем тело пространстве возникает магнитное поле.

Представим себе, что перед нами находится магнит. Поднесём к нему обычный железный гвоздь. Он состоит из микрочастиц, которые расположены хаотично. Но под действием магнитного поля они повернутся строго параллельно друг к другу. В результате этого гвоздь сам превратится в магнит. Против южного полюса магнитного поля у него появится свой северный полюс, а против северного – южный полюс. Из физики мы знаем, что разноимённые магнитные полюса притягиваются. Поэтому железный гвоздь и прилипнет к магниту.

Давно известно, что намагничиваются все тела: твёрдые, газообразные, жидкие. Но у большинства этих веществ степень намагничивания очень низкая. Заметить её можно лишь при помощи сверхточных приборов. К примеру, платина, олово, титан притягиваются к магниту, но их сила притяжения в сотни тысяч раз меньше, чему у стали или железа. В обычной жизни все думают, что они вообще не притягиваются.

Магнит с двумя полюсами

В чём же тут причина? А в том, что не у всех веществ атомы проявляют магнитные свойства. Сам по себе атом довольно сложная частица материи. Она имеет тяжёлое ядро, вокруг которого вращаются электроны. Все составляющие атома находятся в движении и создают вокруг себя магнитное поле. Иначе можно сказать, что они обладают определённым магнитным моментом.

Магнитные поля складываются и образуют общий магнитный момент атома. Однако у разных атомов он различается. Если взять ферромагнетики, к которым относятся железо, никель, кобальт и их сплавы, то здесь каждый атом представляет собой микроскопический магнит. А вот у других веществ магнитные моменты атомов практически близки к нулю.

Примечаетльно то, что у ферромагнетиков атомы объединяются в большие группы. Называются они доменами. Каждый такой домен характеризуется одинаковым направлением магнитных моментов. То есть можно сказать, что в ферромагнитных веществах всегда присутствуют намагниченные участки. Каждый такой участок насчитывает в себе миллиарды атомов.

Когда на ферромагнетик не действует внешнее магнитное поле, он никак не проявляет магнитных свойств. В такой ситуации магнитные моменты доменов нейтрализуют друг друга за счёт теплового движения атомов. Но стоит появиться внешним магнитным силам, и вещество становится магнитом. Причём его свойства сохраняются и после снятия внешнего магнитного поля. Это означает, что часть доменов не возвращается к хаотическому состоянию, а остаётся строго ориентированной.

Разговор у нас шёл о парамагнитных телах. Но кроме них существуют вещества, которые не притягиваются, а отталкиваются от магнита. К ним, например, относятся золото, серебро и висмут. Называют их диамагнетиками. В чём же заключается причина этого парадокса?

Дело в том, что при намагничивании железа в нём возникают разноимённые с магнитом полюсы. А у золота или висмута идёт другой процесс. У северного полюса магнита возникает северный полюс, а у южного, соответственно, южный полюс. Вот поэтому диамагнетики и отталкиваются.

Такова в самой общей и упрощённой форме природа магнетизма. Но это чудодейственное явление пока ещё не выяснено с достаточной полнотой. Несомненно, наука в этой области откроет ещё много удивительных вещей, которые прольют свет на загадочные процессы и явления. И тогда, наверное, каждый из нас сможет понять и объяснить, что же всё-таки представляет собой магнетизм, который является одной из главных загадок окружающего нас мира.

Никита Чепкин