Kuinka magneetit toimivat?

Magneeteissa on magneettikenttiä, jotka houkuttelevat rautaa sisältäviä esineitä. Esimerkiksi joitakin magneetteihin vetäviä aineita ovat rauta, nikkeli ja teräs. Magneetteja käytetään monenlaisiin tarkoituksiin: tavaroiden kiinnittämisestä jääkaapin oviin ja kompassien luomisesta nopeisiin vuoristorata -ajoihin ja mekaanisen energian muuttamiseen sähköenergiaksi. Niitä käytetään jopa joissakin leluissa.

Magneettien toiminnan ymmärtäminen tarkoittaa magneettikentän dynamiikan selvittämistä. Mieti tilaa, joka ympäröi magneettia. Tämä tila on magneettisen voiman varaama ja sitä kutsutaan magneettikentäksi. Jos magneetti sijoitetaan tähän kenttään, siihen vaikuttavat magneettiset voimat.

Magneettikenttä syntyy liikkuvien varausten seurauksena. Hyvä esimerkki tästä on langan läpi kulkeva sähkövirta. Kun näin tapahtuu, langan läpi kulkee negatiivisesti varautuneita, alleatomisia hiukkasia, joita kutsutaan elektroneiksi. Näiden varausten liikkuessa langan ympärille muodostuu magneettikenttä. Samoin magneetin magneettikenttä syntyy elektronien liikkeen vuoksi.

Magneetin magneettikenttä joko houkuttelee tai torjuu tiettyjä metalleja sekä muita magneetteja. Magneetilla on kaksi päätä, joita kutsutaan napoiksi. Toista napaa kutsutaan pohjoiseksi ja toista etelään. Houkutellaksesi magneetteja toisiinsa sinun on asetettava kahden magneetin vastakkaiset päät lähelle toisiaan. Kahden magneetin päiden sijoittaminen lähelle toisiaan aiheuttaa päinvastaisen; magneetit hylkivät toisiaan.

Mielenkiintoista on, että maapallon ytimessä on luonnollinen magneettikenttä. Jos katsot kompassia, huomaat, että toinen puoli on merkitty ”N” ja osoittaa kohti maan pohjoista magneettinapaa. Sellaisena tätä kompassin osaa kutsutaan pohjoiseen suuntautuvaksi napaksi. Maan pohjoista magneettinapaa ei kuitenkaan pidä sekoittaa sen pohjoisnapaan. Pohjoisnapa sijaitsee satojen kilometrien päässä pohjoista etsivästä navasta.

Vaikka useimmat ihmiset tuntevat yksinkertaiset jääkaappimagneetit, on olemassa monia muita magneettityyppejä. Ne luokitellaan pysyviksi, väliaikaisiksi ja sähkömagneettisiksi. Kestomagneetit säilyttävät magneettiset ominaisuutensa pitkään, väliaikaiset magneetit menettävät magneettisuutensa nopeammin. Toisaalta sähkömagneetti on sellainen, joka luodaan sähköllä. Sen voimakkuutta voidaan muuttaa sen läpi kulkevan sähkövirran perusteella.