IMANTACE: Z ČEHO SE SKLÁDÁ, METODA A PŘÍKLADY - FYZICKÝ - 2025

Magnetizace nebo magnetizace je vektorová veličina, která je také známá jako magnetizace vektoru síly. Je označen jako M a je definován jako magnetický moment m na jednotku objemu V. Matematicky je vyjádřen takto:

M = d m / dV

Jednotky M v mezinárodním systému jednotek SI jsou ampér / metr, stejné jako ty, které magnetické pole H. Zápis tučným písmem znamená, že se jedná o vektory a nikoli skaláry.

Obrázek 1. Feritové magnety ve formě prstenců. Zdroj: Wikimedia Commons.

Nyní je magnetický moment materiálu nebo látky projevem pohybu elektrických nábojů uvnitř atomu, v zásadě to je elektron.

V zásadě lze elektron uvnitř atomu představit jako malý uzavřený obvod proudu, zatímco popisuje kruhovou oběžnou dráhu kolem jádra. Ve skutečnosti se elektron nevy chová podle kvantově mechanického modelu atomu, ale shoduje se s tím z hlediska magnetického efektu.

Kromě toho má elektron spinový účinek, analogický rotaci na sobě. Tento druhý pohyb vytváří ještě důležitější příspěvek k celkovému magnetismu atomu.

Když je materiál umístěn do vnějšího magnetického pole, magnetické momenty obou příspěvků se zarovná a vytvoří magnetické pole v materiálu.

Metody magnetizace

Magnetizací materiálu se rozumí poskytnutí dočasných nebo trvalých magnetických vlastností. Aby k tomu došlo, musí materiál přiměřeně reagovat na magnetismus, a ne všechny materiály ano.

V závislosti na jejich magnetických vlastnostech a reakci, kterou mají na vnější magnetické pole, jako je magnet, jsou materiály rozděleny do tří velkých skupin:

-Diamagnetický

-Paramagnetický

-Feromagnetický

Všechny materiály jsou diamagnetické, jejichž reakce spočívá ve slabém odporu, když je umístěn uprostřed vnějšího magnetického pole.

Paramagnetismus je typický pro některé látky, které zažívají nepříliš intenzivní přitažlivost k vnějšímu poli.

Feromagnetické materiály jsou však materiály s nejsilnější magnetickou odezvou ze všech. Magnetit je oxid železa, což je přírodní magnet známý ze starověkého Řecka.

Obrázek 2. Magnetit nebo lodestone z Brazílie. Zdroj: Wikimedia Commons.

Metody magnetizace, které budou popsány níže, používají materiály s dobrou magnetickou odezvou k dosažení požadovaných účinků. Na úrovni nanočástic je dokonce možné magnetizovat zlato, kov, který obvykle nemá pozoruhodnou magnetickou odezvu.

Jak magnetizovat feromagnetický objekt?

Pokud materiál není přírodním magnetem, jako je například kus magnetitu, je obvykle demagnetizován nebo demagnetizován. To vede k další klasifikaci magnetických materiálů:

- Tvrdé, což jsou permanentní magnety.

- Měkké nebo sladké, které sice nejsou permanentními magnety, ale mají dobrou magnetickou odezvu.

- Polotvrdý, s výše uvedenými mezilehlými vlastnostmi.

Magnetická odezva feromagnetických materiálů je způsobena skutečností, že uvnitř nich jsou uspořádány magnetické domény, oblasti s náhodně uspořádanými magnetizačními vektory.

To má za následek zrušení magnetizačních vektorů a nulovou síťovou magnetizaci. Z tohoto důvodu musí být magnetizační vektory pro vytvoření magnetizace vyrovnány, buď trvale, nebo alespoň po určitou dobu. Tímto způsobem je materiál magnetizován.

Existuje několik způsobů, jak toho dosáhnout, například indukční magnetizací, kontaktem, třením, ochlazením nebo dokonce zasažením předmětu, jak je podrobně popsáno níže.

Příklady

Zvolená metoda magnetizace závisí na materiálu a cílech postupu.

Umělé magnety lze vytvořit pro celou řadu funkcí. Dnes jsou magnety průmyslově magnetizovány po velmi pečlivém procesu.

Indukční magnetizace

Tímto způsobem je materiál, který má být zmagnetizován, umístěn uprostřed intenzivního magnetického pole, jako je například výkonný elektromagnet. Tímto způsobem jsou domény a jejich příslušné magnetizace okamžitě zarovnány s vnějším polem. Výsledkem je, že materiál je magnetizován.

V závislosti na materiálu si může takto získanou magnetizaci trvale zachovat nebo ji může ztratit, jakmile vnější pole zmizí.

Tření magnetizace

Tento způsob vyžaduje otření jednoho konce materiálu, který má být magnetizován, pólem magnetu. Musí být provedeno ve stejném směru, aby takto získaná oblast získala opačnou polaritu.

To vytváří magnetický efekt takovým způsobem, že na druhém konci materiálu je vytvořen opačný magnetický pól, což má za následek magnetizaci látky.

Kontaktní magnetizace

Při magnetizaci kontaktu musí být objekt, který má být magnetizován, v přímém kontaktu s magnetem, aby získal magnetizaci. Zarovnání domén v objektu, který má být zmagnetizován, nastává jako kaskádový efekt a rychle přichází od konce v kontaktu s druhým koncem.

Typickým příkladem kontaktní magnetizace je připojení klipu k permanentnímu magnetu a magnet zůstane magnetizovaný, přitahuje další klipy a vytvoří řetěz. Funguje také s niklovými mincemi, hřebíky a kousky železa.

Jakmile se však z magnetu odstraní první spona, hřebík nebo mince, zmizí magnetizace ostatních, pokud se nejedná o skutečně silný magnet schopný permanentní magnetizace.

Elektrická metoda magnetizace

Materiál, který má být magnetizován, je zabalen do vodivého drátu, kterým prochází elektrický proud. Elektrický proud není ničím jiným než pohyblivým nábojem, který vytváří magnetické pole. Toto pole je zodpovědné za magnetizaci materiálu umístěného uvnitř a výsledkem je velké zvětšení výsledného pole.

Takto vytvořené magnety mohou být aktivovány a deaktivovány podle přání jednoduše odpojením obvodu, kromě skutečnosti, že výkon magnetu může být modifikován průchodem více či méně proudu. Říkají se jim elektromagnety a pomocí nich můžete snadno pohybovat těžkými předměty nebo oddělit magnetické od nemagnetických materiálů.

Magnetizace úderem

Železná tyč nebo dokonce kovová kartotéka může být zmagnetizována zasažením do magnetického pole. V některých lokalitách je magnetické pole Země dostatečně silné, aby toho dosáhlo. Železná tyč, která dopadá svisle na zem, se může zmagnetizovat, protože magnetické pole Země má svislou složku.

Magnetizace se kontroluje kompasem umístěným na horní straně lišty. U kartotéky stačí otevřít a zavřít zásuvky s dostatečným odhodláním.

Úder může také demagnetizovat magnet, protože ničí pořadí magnetických domén v materiálu. Teplo má stejný účinek.

Magnetizace chlazením

Uvnitř Země jsou látky jako čedičové lávy, které si po ochlazení v přítomnosti magnetického pole zachovají magnetizaci uvedeného pole. Zkoumání těchto typů látek je důkazem, že magnetické pole Země změnilo svou orientaci od vytvoření Země.

Reference

1. Figueroa, D. (2005). Série: Fyzika pro vědu a techniku. Svazek 6. Elektromagnetismus. Editoval Douglas Figueroa (USB).
2. Hewitte, Paule. 2012. Konceptuální fyzikální věda. 5 ^th. Ed. Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fyzika: Pohled na svět. 6 ^ta Editace ve zkratce. Cengage Learning
4. Luna, M. Věděli jste, že zlato může být magnet? Obnoveno z: elmundo.es.
5. Tillery, B. 2012. Fyzikální věda. McGraw Hill.