Aineen magneettiset ominaisuudet aloittelijoille
Vaikka kaikkia aineita ei voida valmistaa kestomagneetti, kaikki ulkoiseen magneettikenttään sijoitetut aineet magnetisoituvat tavalla tai toisella. Osa aineista on magnetisoituneempia ja osa niin heikkoja, että niitä ei voida nähdä ilman erikoislaitteita.
Kun sanomme "aine on magnetoitu", tarkoitamme sitä, että aineesta itsestään on tullut magneettikentän lähde ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta siihen. Eli magneettisen induktion B vektorin parametrit tämän aineen läsnä ollessa tietyssä tilassa eivät vastaa magneettisen induktion vektoria B0 tyhjiössä, jos ainetta ei ole.
Tämän ilmiön yhteydessä syntyy sellainen käsite kuin aineen magneettinen permeabiliteetti... Tämä aineen parametri osoittaa, kuinka monta kertaa magneettisen induktiovektorin B suuruus tietyssä aineessa on suurempi kuin tyhjiössä samalla vahvuudella käytetyllä magneettikentällä H.
Ulkoiseen magneettikenttään kohdistuvan reaktion luonne määrää aineen magneettiset ominaisuudet, jotka riippuvat siitä, kuinka näiden aineiden sisäinen rakenne on järjestetty. Siten voidaan erottaa kolme aineluokkaa, joilla on selvät magneettiset ominaisuudet (näitä aineita kutsutaan magneeteiksi): ferromagneetit, paramagneetit ja diamagneetit.
Ferromagneetit ja Curie-piste
Ferromagneeteilla magneettinen permeabiliteetti on paljon suurempi kuin yhtenäisyys. Ferromagneetteja ovat esimerkiksi rauta, nikkeli ja koboltti. Niistä, kuten voit helposti nähdä, kestomagneetteja valmistetaan useimmiten. Tässä on huomattava, että ferromagneettien magneettinen permeabiliteetti riippuu ulkoisen magneettikentän magneettisesta induktiosta.
Ferromagneettien pääominaisuus on, että niille on tunnusomaista jäännösmagnetismi, eli kerran magnetisoitu ferromagneetti pysyy sellaisena vaikka ulkoisen magneettikentän lähde sammutetaan.
Mutta jos magnetoitu ferromagneetti kuumennetaan tiettyyn lämpötilaan, se demagnetoituu uudelleen. Tätä kriittistä lämpötilaa kutsutaan Curie-pisteeksi tai Curie-lämpötilaksi - se on lämpötila, jossa aine menettää ferromagneettisia ominaisuuksiaan. Raudan Curie-piste on 770 °C, nikkelin 365 °C, koboltin 1000 °C. Jos otat kestomagneetin ja lämmität sen Curie-lämpötilaan, se lakkaa olemasta magneetti.
Paramagneetit
Useita aineita, joita pidetään ulkoisessa magneettikentässä, kuten rauta, eli magnetoituvat magnetisoivan kentän suunnassa ja houkuttelevat sitä, kutsutaan paramagneeteiksi.Niiden magneettinen permeabiliteetti on hieman enemmän kuin yksikkö, sen järjestys on 10-6... Paramagneettien magneettinen permeabiliteetti riippuu myös lämpötilasta ja pienenee noustessa.
Ulkoisen magneettikentän puuttuessa paramagneeteilla ei ole jäännösmagnetointia, eli niillä ei ole omaa magneettikenttää. Kestomagneetteja ei ole valmistettu paramagneeteista. Paramagneetteja ovat esimerkiksi: alumiini, volframi, eboniitti, platina, typpi.
Diamagnetismi
Mutta magneettien joukossa on myös aineita, jotka magnetoidaan niihin kohdistettua ulkoista magneettikenttää vastaan. Niitä kutsutaan diamagneettisiksi. Diamagneettien magneettinen permeabiliteetti on hieman pienempi kuin yksikkö, sen järjestys on 10-6.
Diamagneettien magneettinen permeabiliteetti ei käytännössä riipu niihin kohdistetun magneettikentän induktiosta eikä lämpötilasta, vaan kun diamagneetti poistetaan magnetoivasta magneettikentästä, se demagnetoituu kokonaan eikä kanna omaa magneettikenttäään.
Diamagneetteja ovat esimerkiksi: kupari, vismutti, kvartsi, lasi, vuorisuola. Ihanteellisia diamagneetteja kutsutaan suprajohteet, koska ulkoinen magneettikenttä ei läpäise niitä ollenkaan. Tämä tarkoittaa, että suprajohteen magneettisen permeabiliteetin voidaan katsoa olevan nolla.
Katso myös: Mitä eroa on keinotekoisilla ja luonnollisilla magneeteilla?