Мабуть, кожен із вас бачив магніти й навіть досліджував їхні властивості. Згадайте: ви підносите магніт до купки дрібних предметів і бачите, що деякі предмети (цвяшки, кнопки, скріпки) чіпляються до магніту, а деякі (шматочки крейди, мідні та алюмінієві монетки, грудочки землі) не реагують на нього. Чому так? Чи дійсно магнітне поле не чинить жодного впливу на деякі речовини? Саме про це йтиметься на цій сторінці.
Речовина змінює і магнітне поле. Існують речовини, які (як у випадку з електричним полем) послаблюють магнітне поле всередині себе. Такі речовини називають діамагнетиками. Багато речовин, навпаки, посилюють магнітне поле — це парамагнетики та феромагнетики.
Річ у тім, що будь-яка речовина, поміщена в магнітне поле, намагнічується, тобто створює власне магнітне поле, і магнітна індукція такого поля є різною для різних речовин.
Речовини, які намагнічуються, створюючи слабке магнітне поле, магнітна індукція якого набагато менша за магнітну індукцію зовнішнього магнітного поля (тобто поля, яке спричинило намагнічування), називають слабомагнітними речовинами. До таких речовин належать діамагнетики та парамагнетики.
Діамагнетики (від грецьк. dia — розбіжність) намагнічуються, створюючи слабке магнітне поле, яке напрямлене протилежно до зовнішнього. Саме тому діамагнетики незначно послаблюють зовнішнє магнітне поле: магнітна індукція магнітного поля всередині діамагнетика (ВД) трохи менша від магнітної індукції зовнішнього магнітного поля (В0):
Якщо діамагнетик помістити в магнітне він буде виштовхуватися з нього.
До діамагнетиків належать інертні гази (гелій, неон тощо), багато металів (наприклад, золото, мідь, ртуть, срібло), молекулярний азот, вода та ін. Тіло людини є діамагнетиком, адже воно в середньому на 78 % складається з води.
Парамагнетики (від грецьк. para — поряд) намагнічуються, створюючи слабке магнітне поле, напрямлене в бік зовнішнього магнітного поля. Парамагнетики незначно посилюють зовнішнє поле: магнітна індукція магнітного поля всередині парамаг-нетика (ВП) трохи більша за магнітну індукцію зовнішнього магнітного поля (В0):
До парамагнетиків належать кисень, платина, алюміній, лужні та лужноземельні метали тощо. Якщо парамагнітну речовину помістити в магнітне поле, то вона буде втягуватися в нього.
Якщо слабомагнітні речовини вийняти з магнітного поля, то їхня намагніченість відразу зникне, на відміну від сильномагнітних речовин — феромагнетиків.
Феромагнетики (від латин, ferrum — залізо) — речовини або матеріали, які залишаються намагніченими й у разі відсутності зовнішнього магнітного поля.
Феромагнетики намагнічуються, створюючи сильне магнітне поле, напрямлене в бік зовнішнього магнітного поля. Якщо виготовлене з феромагнетика тіло помістити в магнітне поле, то воно буде втягуватися в це поле.
До феромагнетиків належить невелика група речовин: залізо, нікель, кобальт, рідкісноземельні речовини та низка сплавів. Феромагнетики значно посилюють зовнішнє магнітне поле: магнітна індукція магнітного поля всередині феромагнетиків (BФ) у сотні й тисячі разів більша за магнітну індукцію зовнішнього магнітного поля (В0):
Так, кобальт посилює магнітне поле в 175 разів, нікель — у 1120 разів, а трансформаторна сталь (вона на 96-98 % складається із заліза) — у 8000 разів.
Феромагнітні матеріали умовно поділяють на два типи. Матеріали, які після припинення дії зовнішнього магнітного поля залишаються намагніченими довгий час, називають магнітожорсткими феромагнетиками. їх застосовують для виготовлення постійних магнітів. Феромагнітні матеріали, які легко намагнічуються і швидко розмагнічуються, називають магнітом’якими феромагнетиками. їх застосовують для виготовлення осердь електромагнітів, двигунів, трансформаторів, тобто пристроїв, які під час роботи постійно перемагнічуються (про будову та принцип дії таких пристроїв ви дізнаєтеся пізніше).
Зверніть увагу! У разі досягнення температури Кюрі (див. таблицю) феромагнітні властивості магнітом’яких і магнітожорстких матеріалів зникають — матеріали стають парамагнетиками.
Спостерігаючи дію провідника зі струмом на магнітну стрілку і з’ясувавши, що котушки зі струмом поводяться як постійні магніти, А. Ампер висунув гіпотезу щодо пояснення магнітних властивостей речовин.
Ампер припустив, що всередині речовини існує величезна кількість незгасаючих малих колових струмів і що кожний коловий струм, ніби маленька котушка, є магнітиком. Постійний магніт складається з безлічі таких елементарних магнітиків, орієнтованих у певному напрямку.
Механізм намагнічування речовин Ампер пояснював так. У тілі, яке не є намагніченим, колові струми орієнтовані безладно. Зовнішнє магнітне поле намагається зорієнтувати ці струми так, щоб напрямок магнітного поля кожного струму збігався з напрямком зовнішнього магнітного поля. У деяких речовин така орієнтація струмів (намагнічення) залишається й після усунення зовнішнього магнітного поля. Отже, усі магнітні явища Ампер пояснював взаємодією рухомих заряджених частинок.
