Всем известно, что в природе есть материалы, обладающие устойчивым магнитным полем, их называют магнитами. Каждый из нас знаком с ними, однако не каждый знает, что у каждого материала имеются характеризующие их магнитные свойства. По этим характеристикам все тела делятся на ферромагнетики, диамагнетики и парамагнетики.
Само название «магнит» происходит от древнегреческого и означает «камень из Магнесии». Такой город существовал в Древней Азии, рядом с ним в те времена было обнаружено одно из первых крупных месторождений магнетита.
Если рассматривать понятие магнитов шире, то самым маленьким и простым магнитом является электрон, потому что магнитные свойства остальных тел обусловлены поведением электронов внутри них. Магнитные свойства тела можно объяснить с точки зрения квантовой теории поля.
Электромагнитное взаимодействие переносится особыми частицами – фотонами, которые являются бозонами без массы. Эту частицу можно назвать квантовым возбуждением любого электромагнитного поля.
Классификация материалов
Как уже было сказано выше, все материалы классифицируются в соответствии со своими магнитными свойствами. Всего выделяют три вида таких материалов:
Ферромагнетики – это материалы, которые способны значительно усиливать любое магнитное поле, к таким материалам относятся и постоянные магниты. Они сохраняют некоторую остаточную намагниченность, даже после того, как внешнее магнитное поле будет отключено. Подобные свойства постоянных магнитов находят весьма широкое применение в быту и производстве, в частности, они используются как автономные, не требующие энергии, источники магнитного поля. Подобные свойства данной группы веществ определяется их молекулярной структурой, а их магнитные свойства напрямую зависят от напряжённости поля, в котором они находятся. Сюда следует отнести такие материалы, как сталь, железо, чугун, кобальт, многие сплавы этих веществ и т. д.
Парамагнетиками называются все материалы, которые обладают слабыми магнитными свойствами, т. е., они практически не притягиваются магнитами. Хотя нельзя сказать, что притяжения нет совсем, просто она во много раз слабее, чем у ферромагнетиков, поэтому, притягивание не заметно. Это притяжение можно обнаружить, используя специальное чувствительное оборудование. К парамагнетикам можно отнести алюминий, платину, кислород и другие.
Диамагнетики – это последняя группа веществ. Сюда относятся вода, углерод, пластик, медь. Их особенность заключается в том, что они намагничиваются против магнитного поля, иными словами, они отталкиваются от магнита, правда этот эффект также проявляется довольно слабо. К ним относятся все вещества, которые не входят в первые две группы, т. е., диамагнетиками является подавляющее большинство существующих веществ и материалов.
Однако стоит сказать ещё об одном свойстве веществ этой группы. Если взять, скажем, кусочки свинца и поместить их зону действия сильного магнитного поля, созданного сверхпроводящим магнитом, то они могут парить. А так как такие вещества, как углерод и вода являются диамагнетиками и содержаться практически во всех живых организмах, то парить могут даже органические тела и живые организмы.
Применение магнитных свойств
Такие свойства находят довольно широкое применение в различных областях производства и в быту. В первую очередь стоит выделить электромагниты, магнитные свойства которых определяются протеканием по ним электрического тока. Он представляет собой катушку-соленоид, внутрь которой вставляется железный или любой другой ферромагнитный сердечник.
Кредитные карты, телевизоры, микрофоны, наушники генераторы, компасы – все они созданы на основе магнитных свойств тел, и данный список можно продолжать. Наконец, самый простой пример – картинки-магниты, присоединяемые холодильнику или любой другой металлической поверхности. Это пример, действительно, простейшего применения магнита в быту.
В настоящее время, наиболее широкая область применения магнитов – это промышленность. Практически, ни одна отрасль и ни одно её направление, сегодня не обходится без технологий, использующих особенности магнитных свойств различных материалов.