Mágnesek

Állandó mágnesek

A közönséges mágnesrudaknak, ugyanúgy, mint az iránytűkben lévő mágnestűknek, két mágneses pólusuk van. A mágnestű egyik vége észak felé fordul, ezért ezt a pólust északinak nevezzük, a másikat pedig déli pólusnak. Két mágnesrúd segítségével könnyen meggyőződhetünk arról, hogy az azonos pólusok taszítják egymást, a különböző pólusok pedig vonzzák egymást. Az állandó mágnesek különleges tulajdonsága az, hogy a mágneses pólusok nem választhatók szét; ha egy mágnesrudat kettétörünk, akkor külön-külön mindkét darabján megtalálhatjuk az északi és a déli pólust is. Ezt úgy fejezzük ki, hogy a mágnes rudak dipólusok, vagyis kétpólusúak.

Az iránytűkben egy kisméretű mágnes rúd van, amely a közepén átmenő tengely körül könnyen elfordulhat. Már a tizenharmadik században leírták az iránytű használatát, de csak William Gilbert 1600-ban megjelent könyvében találhatjuk meg először azt a felismerést, hogy a Föld maga is egy nagy állandó mágnes. Az iránytűnek azt a pólusát, amelyik észak felé mutat, északi pólusnak, az iránytű dél felé mutató pólusát pedig déli pólusnak nevezték el. Ebből következik, hogy a földrajzi északi pólus közelében van a Föld mágneses déli pólusa, amely maga felé vonzza az iránytű északi pólusát. És ugyanígy megállapíthatjuk, hogy a földrajzi déli pólus közelében van a Föld mágneses északi pólusa.

Egy mágnesrúd közelében a mágneses mezőt könnyen feltérképezhetjük finom vasreszelék segítségével. Helyezzük a mágnesrudat üveg- vagy plexi lap alá, majd szórjuk a vasreszeléket az üveglapra. A mágnesrúd hatására az üveglapon jellegzetes mintázat alakul ki, a vasreszelék szabályos vonalakba rendeződik. Ha oldalról nézünk az üveglapra, akkor azt is észrevehetjük, hogy a vasreszelék elrendeződése térben is folytatódik. A vasreszelék szemcséi úgynevezett mágneses erővonalakat rajzolnak ki, amiket gyakran használnak a mágneses mező szemléltetésére. Ahol erős a mágneses mező, ott az erővonalak sűrűsége nagy, a mágneses mező iránya pedig az erővonalak érintőjével egyezik meg. A mágnesrúd pólusai a rúd két végének közelében helyezkednek el.

A mágneses mezőt nemcsak vasreszelékkel, hanem iránytűvel is feltérképezhetjük. Az iránytű mindig arra törekszik, hogy a mágneses mező irányában álljon, tehát iránytű segítségével az erővonalak irányát határozhatjuk meg. A Föld mágneses erővonalképe ahhoz hasonló, mintha egy hatalmas mágnesrúd lenne a Föld belsejében.

Ha meg akarjuk érteni, hogy miért lehet vasreszelék segítségével feltérképezni a mágneses mezőt, meg kell ismerkednünk a mágneseződés fogalmával. Tartsunk egy mágnesrudat függőleges helyzetben, majd érintsünk az aljához egy vasszöget. A mágnes magához vonzza a szöget. Ezután további vasszögeket helyezzünk el láncszerűen, és vizsgáljuk meg, hogy összesen hány szögből álló láncot tudunk készíteni. Végül a mágneshez legközelebbi szögnél fogva emeljük le az egész láncot. Észrevehetjük, hogy csekély idő múlva a lánc szétesik, az alsó szögek leesnek.

A kísérletet úgy magyarázhatjuk, hogy a mágnesrúd közelében az eredetileg nem mágneses vasszögek is mágnesessé váltak. Ezt a jelenséget nevezzük mágneseződésnek. Amikor a vasszögláncot leválasztjuk a mágnesrúdról, a vasszögek rövid ideig még megőrzik mágnesezettségüket, majd a mágnesezettség elvesztése után szétesik a lánc.

Visszatérve a vasreszelék viselkedésére megállapíthatjuk, hogy a reszelék darabkái is a mágneseződés miatt rendeződnek vonalakba, az egyes darabkák a mágneses mező irányába fordulnak, az egymás közelében lévő darabkák pedig ellentétes pólusaikkal vonzzák egymást, és így alakul ki a szálas szerkezet.

Nem minden anyag mágnesezhető. A vason kívül mágnesezhető még a kobalt és a nikkel. Ezekből az elemekből (különböző ötvözők hozzáadásával) készíthetünk állandó mágneseket, amelyek hosszú időn át megtartják mágneses tulajdonságaikat, továbbá ezeket tehetjük mágnesessé mágneseződéssel. A mágnesezhető anyagokat latin eredetű kifejezéssel ferromágneses anyagoknak nevezzük.