Az anyagok mágneses tulajdonságai

A mágnesességet ismerték már az ókori görögök is, a kínaiak pedig már az i.e.harmadik században használták az iránytűt. A tizenharmadik századi arab orvosok mágnessel távolították el a sebből a vasszilánkokat. Tudták, hogy kétféle mágneses pólus létezik, az egyneműek taszítják, a különneműek vonzzák egymást. E jelenségek rendszeres tanulmányozója Gilbert, 1.Erzsébet angol királynő udvari orvosa és Galilei kortársa volt. Õ következtetett arra, hogy a Föld egy nagy mágnesnek tekinthető.

A mágneses tulajdonságokat egész környező világunkban fel lehet fedezni. A legkisebb részecskék - elektronok, protonok, neutronok - is rendelkeznek ilyen tulajdonsággal. A Föld, a Nap, a többi bolygó és a csillagok is óriási mágneseknek tekinthetők.

Minden anyag esetében mágneses térben megváltoznak a tulajdonságai. Azonban az anyagok legnagyobb része csak gyengén mágneses. Ez azzal magyarázható, hogy normál földi körülmények közt a mikroszkopikus atomi mágnesek az anyagban rendezetlenül helyezkednek el, eredő mágnesességük nulla. Több mint 200 éve Faraday elvégzett kísérletei alapján az anyagokat két nagy csoportba osztotta mágneses szempontból. Az első csoportba azok az anyagok tartoznak, amelyek a mágneses tér hatására a külső tér irányában mágneseződnek, azaz amelyeket a mágnes vonz. Ezeket paramágneses anyagoknak nevezte el. Jellegzetes példa az oxigén. Ezek közül van öt, melynél a mágneses tulajdonságok fokozottan nyilvánulnak meg: ezek a vas, nikkel, kobalt, és két ritkán előforduló fém, a gadolínium és a diszprozium. Ezeket ferromágneses anyagoknak nevezzük.

A paramágneses és főként a ferromágneses anyagokban az elektronok és az atommagok mágneses terei felerősítik egymást. Azonban az atomok hőmérséklettől függő mozgása megakadályozza a rendeződést.

A másik csoport a diamágneses anyagok, melyekben az elektronok és az atommagok mágneses tere semlegesíti egymást és külső mágneses tér hatására a térrel ellentétes irányban rendeződnek. Ilyen anyagok pl. a réz, alumínium, ólom, bizmut, arany, higany, kén stb.

A ferromágneses anyagokban külső mágneses tér hatása nélkül csak egy bizonyos hőmérsékleten (az ún.Curie-ponton) alul lép fel az atomi mágnesek párhuzamos beállása. Az ilyen anyagok közé nemcsak az öt elemi mágneses anyag, hanem számos vegyület is tartozik.

A vasban külső mágneses tér nélkül az atomi mágnesek kis tartományokon belül rendeződnek úgy, hogy az összes északi pólus egy irányba mutat. Ezeket doméneknek nevezzük. Minden vasdarabka számtalan ilyen doménből tevődik össze. Amikor a domének külső mágneses térbe kerülnek, egyirányba állnak be, vagyis a ferromágneses anyag felmágneseződik. Ha a külső mágneses tér megszűnik, a domének egy része rendezett maradhat, mely függ a felmágnesezéshez alkalmazott mágneses tér nagyságától. Ily módon kapunk állandó mágnest. A domének beállása hangeffektussal is jár, mely hangszóróval felerősíthető.