Który biegun magnesu odpycha metal? Dlaczego magnesy z dysku twardego (neodymowe) przyciągają się z każdej strony? Czy magnes się zużywa, a jeśli tak to jak temu zapobiec i wydłużyć jego działanie?
Podstawowe właściwości magnesów
Pytanie
Odpowiedź
- Każdy magnes ma dwa bieguny: północny i południowy. Identyczne bieguny się odpychają a różnoimienne przyciągają. Jeśli namagnesujemy kawałek metalu to także będzie posiadał dwa bieguny, które tak samo oddziałują z biegunami dowolnego innego magnesu. Jeśli natomiast przystawimy magnes do nienamagnesowanego kawałka metalu, to metal będzie przyciągany do magnesu. Wynika to z tego, że elementarne momenty magnetyczne w metalu pod wpływem zewnętrznego pola obracają się tak, aby były skierowane zgodnie ze zwrotem indukcji zewnętrznego pola magnetycznego.
- Magnesy nie mogą się przyciągać z każdego możliwego kierunku, gdyż zawsze mają dwa przeciwne bieguny. Ale mogą się przyciągać z dwóch przeciwnych stron gdy są namagnesowane diametralnie, czyli tak jak na poniższym rysunku.
Źródło: https://www.kjmagnetics.com/magdir.asp
Wtedy aby sprawić, żeby się odpychały, trzeba nałożyć jeden na drugi, a następnie obracać jednym z nich wzdłuż osi pionowej na rysunku aż zaczną się odpychać.
- Tak, magnesy z czasem spontanicznie rozmagnesowują się. Wynika to z tego, że w ich polu magnetycznym zmagazynowana jest energia oddziaływania magnetycznego między ich elementarnymi dipolowymi momentami magnetycznymi. Magnes może obniżyć tą energię poprzez utworzenie układu domen magnetycznych, który zamyka strumień pola magnetycznego wewnątrz magnesu oraz niestety redukuje do zera jego wypadkowy moment magnetyczny. Na szczęście z powodu obecności defektów krystalicznych, które nie pozwalają łatwo przesuwać się domenom magnetycznym, jest to proces dosyć powolny. Na przykład dla nowoczesnych magnesów neodymowych czas demagnetyzacji jest rzędu 100 lat. Jednak jest to poważny problem dla magnesów wykonanych z materiałów starszego typu, takich jak Alnico. Między innymi dlatego starsze magnesy miały charakterystyczny kształt podkowy. Taka geometria redukuje wewnętrzne pole demagnetyzujące, a zarazem zwiększa siłę przyciągania magnesu. Dodatkowo zaleca się aby starsze magnesy były, w czasie gdy nie są używane, przyczepione do kawałka metalu lub specjalnego magnetycznego ochraniacza, który łączy oba bieguny magnetyczne. W takiej sytuacji częściowo strumień pola magnetycznego jest zamknięty w takim obwodzie magnetycznym. Tak jak zamknięcie strumienia przez odpowiedni układ domen obniża to energię magnetyczną układu i tym samym redukuje efekt demagnetyzacji.
- Demagnetyzację może przyspieszyć wiele czynników. Na przykład niektóre typy materiałów mogą się częściowo demagnetyzować pod wpływem wstrząsów. Innym powodem rozmagnesowania jest silne zewnętrzne pole magnetyczne. Oprócz tego magnes można rozmagnesować poprzez ogrzanie go powyżej temperatury Curie, w której następuje przejście fazowe, wskutek którego ferromagnetyk traci swoje właściwości magnetyczne i zaczyna się zachowywać jak zwykły paramagnetyk.
- Oczywiście rozmagnesowany magnes można zawsze ponownie namagnesować wkładając go w odpowiednie silne pole magnetyczne, dzięki czemu odzyskuje on swoje właściwości.