Magnet: definition, egenskaper och hur magnetism fungerar
Lär dig vad en magnet är, dess egenskaper och hur magnetism fungerar — från attraktion och repulsion till praktiska exempel, tillverkning och vardagliga tillämpningar.
En magnet är ett föremål som skapar ett osynligt fält som påverkar vissa metaller och andra magneter. Många vanliga magneter är gjorda av metaller eller legeringar, till exempel järnlegeringar. När en magnet kommer nära en annan magnet eller en magnetisk metall kommer de att interagera beroende på vilka poler som möts: om polerna är motsatta dras de mot varandra (drar), och om polerna är lika stöter de bort varandra. Denna kraft kallas magnetism, och den kan också göra att vissa metaller blir temporära magneter när de utsätts för magnetfält. En magnet påverkar alltså inte alla material — vanliga magnetiska metaller är till exempel järn, kobolt och nickel — men andra material påverkas inte.
Hur magnetism fungerar
Magnetism beror på elektriska laddningar i rörelse på mikroskopisk nivå, framför allt elektronernas rörelser och spinn. I vissa material grupperar sig många av dessa små magnetiska moment i samma riktning i så kallade domäner. När domänerna pekar åt samma håll blir materialet magnetiskt. Ett magnetfält kan beskrivas med fältlinjer som sträcker sig från en magnets nordpol till sydpol. Styrkan hos ett magnetfält mäts i enheter som tesla (T).
Poler och beteende
- Nord- och sydpol: Varje magnet har två poler — en nordpol och en sydpol. Polerna bestämmer om magneter attraherar eller repellerar varandra.
- Attraktion och repulsion: Motsatta poler (nord mot syd) drar varandra, medan lika poler (nord mot nord eller syd mot syd) stötas bort.
- Magnetfält: Det område runt en magnet där dess kraft märks kallas magnetfält. Fältet kan visualiseras med fältlinjer och påverkar andra magnetiska material inom området.
Typer av magneter
- Permanentmagneter: Behåller sin magnetism utan extern ström. Exempel: neodymmagneter, ferritmagneter.
- Elektromagneter: Skapas när elektrisk ström flyter i en spole. Styrkan kan varieras genom att ändra strömmen eller antalet varv i spolen.
- Temporära magneter: Material som bara är magnetiska så länge de är i ett yttre magnetfält.
Material som påverkas
Endast vissa material är starkt påverkade av magnetism. De viktigaste är ferromagnetiska material som järn, nickel och kobolt samt vissa legeringar. Andra material som koppar, aluminium eller trä påverkas knappt av ett magnetfält.
Hur man gör och förlorar magnetism
- Magnetisering: Ett föremål kan bli magnetiskt genom att gnuggas mot en stark magnet i en riktning (”stroking”), genom att utsättas för ett starkt magnetfält eller genom att placeras i en elektrisk strömspole.
- Avmagnetisering: Stötar, höga temperaturer (över Curie-temperaturen), eller kraftiga växlande magnetfält kan göra att en magnet förlorar sin ordning och därmed sin magnetism.
Praktiska användningsområden
- Elektriska motorer och generatorer (omvandlar elektrisk energi till mekanisk och tvärtom)
- Högtalare och mikrofoner (omvandlar elektriska signaler till ljud)
- Mätinstrument som kompasser
- Lås, separationsutrustning, magnetiska fästen
- Medicinsk avbildning, t.ex. magnetresonanstomografi (MRI)
Jordens magnetfält
Jorden fungerar i praktiken som en stor magnet med en magnetisk nord- och sydpol. Detta fält skyddar oss från solvinden och används av kompasser för navigation. Polerna vandrar långsamt över tid och kan ibland byta plats i geologiska tidsskalor (magnetisk inversion).
Enkla experiment och säkerhet
- Prova att lägga ett papper över en magnet och strö linjer med järnfilspån för att se fältlinjerna.
- Gnugga en skruv med en magnet för att göra den till en temporär magnet.
- Säkerhet: kraftiga magneter kan skada elektronisk utrustning, riva sönder små komponenter eller orsaka allvarliga skador om fingrar kläms. Små starka magneter utgör även en kvävnings- och allvarlig inre skaderisk om de sväljs — särskilt farligt för barn.
Sammanfattningsvis är en metall eller annat material en magnet när dess inre elektriska moment är ordnade så att ett magnetfält uppstår. Magnetism är ett grundläggande fenomen med många tekniska tillämpningar och stora effekter både i vardagen och i naturen.
Stångmagnet
Typer av magneter
Mjuka magneter (dvs. obeständiga magneter) används ofta i elektromagneter. Dessa ökar (ofta hundratals eller tusentals gånger) magnetfältet i en tråd som bär en elektrisk ström och som är lindad runt magneten. Fältet ökar också med strömmen.
Permanenta magneter har ferromagnetism. De förekommer naturligt i vissa bergarter, särskilt i lodsten, men tillverkas numera ofta. En magnets magnetism minskar när den värms upp och ökar när den kyls ned. Den måste värmas upp vid cirka 1 000 grader Celsius (1 830 °F). Likadana poler (S-pol och S-pol/N-pol och N-pol) stöter bort varandra medan olikadana poler (N-pol och S-pol) drar till sig varandra.
Magneter attraheras endast av speciella metaller. Järn, kobolt och nickel är magnetiska. Metaller som innehåller järn drar till sig magneter på ett bra sätt. Stål är en sådan. Metaller som mässing, koppar, zink och aluminium dras inte till magneter. Icke-magnetiska material som trä och glas dras inte till magneter eftersom de inte innehåller magnetiska material.
Magneter av sällsynta jordarter
Lantanoida element kan ge mycket starka magneter. Spinnet hos deras elektroner kan anpassas, vilket ger mycket starka magnetfält. Dessa element används därför för höghållfasta magneter när deras höga pris inte är ett problem. De vanligaste typerna av magneter av sällsynta jordartsmetaller är samarium-kobolt- och neodym-järn-bor-magneter (NIB-magneter).
Naturliga magneter
Naturliga/permanenta magneter är inte konstgjorda. De är en sorts sten som kallas lodestone eller magnetit.
Kompassen
En kompass använder sig av jordens magnetfält och pekar mot den magnetiska nordpolen. En nordlig sida av magneten dras till den södra sidan av en annan magnet. Kompassens norra sida pekar dock mot nordpolen, detta kan bara betyda att "nordpolen" egentligen är den magnetiska sydpolen, och att "den magnetiska sydpolen" egentligen är den magnetiska nordpolen.
Upptäckt
Forntida människor upptäckte magnetism från lodstenar (eller magnetit) som är naturligt magnetiserade bitar av järnmalm. De första magnetiska kompasserna var lodstenar som var upphängda så att de kunde vända sig.
De tidigaste kända beskrivningarna av magneter och deras egenskaper kommer från Anatolien, Indien och Kina för cirka 2500 år sedan. Plinius den äldre skrev om lodstenarnas egenskaper och deras affinitet med järn i sin encyklopedi Naturalis Historia.
Relaterade sidor
Frågor och svar
F: Vad är en magnet?
S: En magnet är en speciell sorts metall som har förmågan att attrahera eller stöta bort andra föremål när den kommer i kontakt med dem.
F: Hur samverkar en magnet med ett annat föremål?
S: När en magnet kommer i närheten av ett annat föremål, t.ex. en annan magnet eller vissa typer av metaller, avgör polerna (sidorna) som rör vid varandra om den kommer att dra eller trycka bort från varandra. Om de två polerna är motsatta kommer magneten att dra det andra föremålet närmare; om de är lika kommer de att stöta bort varandra. Denna attraktion och repellering kallas magnetism.
F: Vad händer när magneter kommer i kontakt med vissa metaller?
S: När magneter kommer i kontakt med vissa metaller kan de göra dessa metaller till magneter när de gnuggas mot varandra.
F: Vad kallas kraften mellan två magneter?
S: Kraften mellan två magneter kallas för magnetism.
Fråga: Kan alla metaller förvandlas till magneter genom att gnugga dem mot en magnet?
S: Nej, alla metaller kan inte förvandlas till magneter genom att gnugga dem mot ett magnetfält. Endast vissa typer av metaller kan påverkas av denna process.
F: Finns det olika typer av magneter?
S: Ja, det finns olika typer av magneter beroende på deras styrka och sammansättning.
F: Hur vet man vilken pol (sida) på en magnet man ska använda för att dra till sig ett föremål?
S: Generellt sett bör man använda magnetens nordpolssida om man vill dra till sig ett föremål med hjälp av en magnet, och dess sydpolssida om man vill stöta bort ett föremål med hjälp av en magnet.
Sök