Kuns
met magnetisme
Illustrasie van 'n magnetiese veld rondom 'n staafmagneet
Selfs in die oertyd het mense ontdek dat
magnetietkristalle
mekaar aantrek of afstoot afhangende van hul ori?ntasie. Die
natuurkundige
verskynsel word
magnetisme
genoem. Die woord
magnetisme
vind sy oorsprong dan ook uit Magnetiet wat op sy beurt afkomstig is van Magnesia, 'n gebied in Thessalie in
antieke Griekeland
(Tans
Manisa
,
Turkye
), waar neerslae van die
mineraal
gevind is.
Die element wat verantwoordelik is vir die magnetisme van magnetiet is
yster
. Baie
ysterlegerings
vertoon magnetiese eienskappe. Naas yster vertoon
nikkel
en
kobalt
ook magnetiese eienskappe.
Voorwerpe wat sterk magnetiese eienskappe vertoon word dan ook magnete genoem. Daar bestaan natuurlike en kunsmatige magnete (AlNiCo, Fernico, Ferriete ens.). Alle magnete het twee
pole
wat onderskeidelik die
noordpool
en
suidpool
genoem word. Die noordpool van 'n
magneet
stoot die noordpool van 'n ander magneet af en trek die suidpool van 'n ander magneet aan. Twee suidpole stoot mekaar ook af. Omdat die aarde ook oor 'n magneetveld beskik met 'n suid- en 'n noordpool (magnetiese suidpool naby die noordpool en die suidpool naby die aarde se noordpool), sal 'n vrydraaiende kompas altyd 'n noord-suidrigting aanneem. Die benaming van die pole van 'n magneet is hieruit afgelei. Daar word vir gemak, alhoewel dit uiters verwarrend kan wees, na die "aardmagneet" se suidpool as die magnetiese noordpool verwys en die noordpool van die aarde se magneet is dan die "aardmagneet" se magnetiese suidpool.
'n Verwante verskynsel is
elektromagnetisme
, magnetisme wat ontstaan as gevolg van 'n
elektriese stroom
.
By nadere ondersoek blyk dit dat die magnetisme in natuurlik magnetiese of magnetiseerbare materiale, net soos by elektromagnetisme, ook veroorsaak word deur bewegende elektriese ladings.
James Maxwell
het, voortbouend op die ondersoeke van onder andere
Michael Faraday
reeds in die negentiende eeu 'n baie elegante wiskundige formulering van die verband tussen elektrisiteit en magnetisme gegee, wat later deur
Heaviside
bygewerk is tot slegs vier
differensiaalvergelykings
, die
vergelykings van Maxwell
waarmee alle makroskopiese elektriese en magnetiese verskynsels beskryf kan word.
Die teorie van magnetisme sluit nie die moontlikheid uit dat daar ook sogenaamde magnetiese monopole bestaan nie: d.w.s. magnete wat slegs 'n noordpool of slegs 'n suidpool het. Die magnetisme van sulke monopole sou egter van 'n geheel en al ander orde wees as die bogenoemde magnetisme wat immers steeds sy oorsprong vind in bewegende elektriese ladings. Tot nou toe is daar egter geen aanduiding/bewyse dat sulke magnetiese monopole werklik kan bestaan nie.
Magnete wat vryelik in die ruimte kan beweeg blyk om deur magnetisme beinvloed te word, sodanig dat hul 'n bepaalde
rigting
aanneem en 'n sekere
krag
in daardie rigting ondervind. Kennelik is daar aan elke
punt
van die
ruimte
'n magnetiese werking verbonde ('n
veld
) met 'n bepaalde rigting en grootte. Die
vektorveld
is die
magnetiese veld
, meestal aangedui met die
simbool
en word die
magnetiese veldsterkte
, magnetiese fluksdigtheid of magnetiese induksie genoem; die sterkte daarvan word gemeet in die
SI
-eenheid,
tesla
. Die magnetiese veld kan veroorsaak word deur magnete,
elektromagnete
en elektriese
strome
.
Magnetiese gedrag van materiale
[
wysig
|
wysig bron
]
Die hoofartikel vir hierdie afdeling is:
Magnetochemie
.
Die magnetiese eienskappe van 'n materiaal word hoofsaaklik deur sy elektrone bepaal. Die atoomkern kan ook 'n magnetiese moment besit maar die elektron se moment is 960 keer groter as 'n neutron s'n en 658 keer as 'n proton s'n.
[1]
Wanneer 'n materiaal blootgestel word aan 'n magnetiese veld kan dit op verskillende maniere daarop reageer. 'n Mens kan die volgende verskynsels onderskei:
Wanneer 'n mens in normale spreektaal se dat 'n materiaal magneties is, word daar meestal bedoel dat dit ferromagnetiese gedrag vertoon. Die kragte wat by dia- en paramagnetiese gedrag betrokke is, is baie kleiner en die materiale hierby betrokke vertoon ook geen spontane magnetiese velde nie. Rofweg kan 'n mens hul dus nie as nie-magneties beskou. Diamagnetiese materiale het die neiging om veldlyne uit hulle binneste te verdring, terwyl ferro-, ferri- en paramagnetiese materiale hul juis in 'n mindere of meerdere mate konsentreer.
Die bekendste vorm van magnetisme is
ferromagnetisme
wat soos die naam aandui in yster voorkom asook in 'n aantal
metale
en 'n groot aantal
legerings
. Daar bestaan slegs vier ferromagnetiese elemente, naamlik
yster
,
nikkel
,
kobalt
en
gadolinium
. Daar is egter baie meer ferromagnetiese
legerings
en ander
gesinterde
materiale wat ook magneties is, soos
ferriet
onder andere.
Yster kan
gemagnetiseer
word deur die materiaal in 'n magnetiese veld te plaas wat byvoorbeeld deur 'n elektriese
klos
opgewek word.
Veldlyne is denkbeeldige lyne wat die rigting van die magnetiese veld op 'n bepaalde punt aandui. Die lyne kan by magnete sigbaar gemaak word deur 'n blad papier op 'n magneet te le en fyn ystervysels daarop te strooi ? die vysels sal dan oplyn om die veldlyne sigbaar te vertoon.
In ferromagnetiese materiale word die magnetiese effek opgewek deurdat elektronebane in die atome hulself parallel ten opsigte van mekaar rig sodat die magnetisme van die afsonderlike atome mekaar nie meer uitkanselleer nie maar versterk. Wanneer 'n magneet verhit word gaan hierdie ori?ntasie verlore en word die voorwerp gedemagnetiseer. Die temperatuur waarby dit gebeur is afhanklik van die soort materiaal en word die
Curietemperatuur
genoem. Bo hierdie temperatuur vertoon die materiaal
paramagnetiese
gedrag. Naas magnetiese vastestowwe is daar ook magnetiese vloeistowwe. Dit is vloeistowwe met magnetiese deeltjies in
suspensie
wat kan reageer op 'n magnetiese veld. Die vloeistowwe kan onderverdeel word in
magnetorheologiese vloeiers
, waar die
viskositeit
verander en
ferrovloeiers
wat sterk gepolariseer word in die teenwoordigheid van 'n magnetiese veld.
Rondom 'n geleidende draad waardeur 'n
elektriese stroom
vloei, word 'n magnetiese veld opgewek. Die opgewekte
magnetiese vloed
kan as volg uitgedruk word:
- Φ
=
L
*
I
- waar
Φ
die magnetiese fluks uitgedruk word in
Weber
- L
die
selfinduksie
in
Henry
- en
I
die stroomsterkte in
ampere
'n Sterk magnetiese veld word verkry deur groter strome of 'n hoe mate van selfinduksie. Groot strome is nie altyd haalbaar nie en daarom daar meestal gebruik gemaak van selfinduksie deur 'n draad in die vorm van 'n klos te wikkel ? die velde van elke winding word dan sodoende bymekaar getel.
Die aarde se magnetiese veld
[
wysig
|
wysig bron
]
Ook die
aarde
gedra homself soos 'n groot magneet met
veldlyne
wat vanaf die (magnetiese)
noordpool
na die
suidpool
strek. Daar word vermoed dat daar diep binne die aarde groot elektriese strome vloei wat die magnetisme tot gevolg het. Daar is afdoende bewys dat die aarde se magnetiese veld met tye omkeer in 'n proses wat bekend staan as
paleomagnetisme
. Dit wil voorkom asof die proses al etlike male plaasgevind het sedert die vorming van die aarde na aanleiding van die magnetiseringsrigtings in sedimentere gesteentes van verskillende ouderdomme. Dit mag dalk selfs ook verband hou met die uitsterwing van spesies in die
Perm
- en
Kryt-tydperke
.
Toepassings van magnetisme
[
wysig
|
wysig bron
]
Elektromagnetiese straling
[
wysig
|
wysig bron
]
In
elektromagnetiese straling
kom 'n ossilerende elektriese sowel as 'n ossilerende magnetiese veld voor.
'n
Kompas
is 'n meetinstrument waarmee die rigting van 'n magneetveld bepaal kan word. Omdat die aarde 'n magnetiese veld het, kan 'n mens die rigting van die noord- en suidpole van die veld daarmee vasstel. 'n Kompas bestaan uit 'n vryhangende magnetiese naald waarvan sy magnetiese noordpool na die magnetiese suidpool van die aarde wys, omdat die noord- en suidpole mekaar aantrek. Die magnetiese suidpool van die aarde word die noorde genoem, omdat die magnetiese noordpool van die kompas na die noorde wys. Die magnetiese noordpool van die aarde word die suide genoem.
Sien ook:
skeepskompas
'n Besondere vorm van magneet is een wat met
supergeleidende
elektriese klosse
gebou word. Daarmee kan oor die algemeen sterk magneetvelde opgewek word sonder elektriese weerstandsverliese. As die magneetveld egter te sterk word dring die veld die supergeleierdrade van die klos binne en hou die supergeleidende materiale vervolgens op om supergeleidend te wees. Die verskynsel waar die magnetiese veld geblus word, beperk die toepasbaarheid van supergeleidende magnete.
Daar bestaan treine (sonder wiele) wat op 'n magnetiese baan
sweef
, die sogenaamde
magneetsweeftreine
. Daar bestaan tans twee ondernemings wereldwyd wat sulke treine vervaardig (in
Japan
en
Duitsland
), maar die tegnologie word nog min toegepas.
![](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Commons-logo.svg/30px-Commons-logo.svg.png) |
Wikimedia Commons bevat media in verband met
Magnetism
.
|