Содержание
Магниты притягивают множество металлических предметов, например железных опилок, но они также могут отталкивать друг друга. Однако многие люди редко замечают, что многие предметы повседневного пользования слабо отталкиваются магнитным полем. Причины, по которым магниты притягивают одни предметы и отталкивают другие, связаны с различиями в молекулярной и атомной структуре.
Вращение
Электроны - это субатомные частицы, которые ведут себя как миниатюрные магниты. У них есть свойство, называемое вращением, и они могут либо вращаться вверх (+1/2), либо вращаться вниз (-1/2). Два электрона на одной и той же орбитали всегда имеют противоположные спины, поэтому, когда они спарены, их магнитные поля сводятся на нет. В металлах ситуация более сложная, поскольку электроны делокализованы или распределены между несколькими атомами, но в целом материалы такого типа называются диамагнитными, то есть они слабо отталкиваются магнитным полем.
Общие Диамагнитные Материалы
Большинство материалов являются диамагнитными. Вода, дерево, люди, пластик, графит и штукатурка - все это примеры диамагнитных материалов. Хотя мы обычно думаем об этих материалах как о немагнитных, они фактически отражают (и отталкиваются) магнитное поле. Это отталкивание чрезвычайно слабое, настолько слабое, что в повседневной жизни его ничтожно мало. Однако при сильном магнитном поле этого отталкивания достаточно, чтобы поднять некоторые мелкие предметы и предметы. Один ученый из Университета Манчестера смог левитировать лягушку и помидор - оба диамагнитные объекты - используя мощное магнитное поле. Его работа принесла ему Нобелевскую премию, награду, посвященную глупой науке.
Другие магниты
Большинство предметов вокруг вашего дома слабо отталкивают магниты, но если магнитное поле не очень сильное, вы никогда не заметите эффект. Чтобы действительно оттолкнуть магнит, вам нужен еще один магнит. Все магниты имеют два полюса, север и юг. Как и в случае с электрическими зарядами, правило состоит в том, что подобные заряды отталкиваются, а притягиваются противоположные. Магнитный южный полюс притягивается к магнитному северному полюсу, но север на севере или юг на юге отталкиваются друг от друга. Вы можете почувствовать, как это работает, если попытаться удержать два магнита вместе - в одной ориентации они отталкиваются друг от друга, а в другой они притягиваются.
Закон Ленца
Другой вид отталкивания может возникнуть между магнитом и катушкой провода. Величина магнитного поля, проходящего через проволочную катушку, называется магнитным потоком. Каждый раз, когда происходит изменение потока, оно индуцирует ток, магнитное поле которого действует против изменения потока. Это правило называется законом Ленца. Перемещение катушки провода в магнитное поле вызывает отталкивание между катушкой провода и магнитом. Это потому, что поток через катушку увеличивается, поэтому в катушке индуцируется ток. Из закона Ленца мы знаем, что ток, индуцированный в катушке, создает магнитное поле, противодействующее увеличению потока, создавая тем самым отталкивание между катушкой провода и магнитом, из которого исходит поле.