Magnetism

Wikipedia

Artikeln anses behöva kvalitetskontrolleras, eftersom den kan innehålla felaktigheter.
Diskutera frågan på diskussionssidan och förbättra gärna artikeln.
Motivering: Relativitetsteori?

magnetfält kring en stavformig magnet, synliggjord genom små järnbitar

Magnetism är ett fenomen som antingen uppkommer av elektriska laddningar i rörelse eller genom vissa partiklars egna magnetism.

Innehåll

1 Förklaring av magnetism
- 1.1 Relativistisk förklaring
2 Magnetism i material
3 Magnetiska material
4 Se även

[redigera] Förklaring av magnetism

Kring den rörliga elektriska laddningen uppstår ett magnetfält, vilket kan orsaka kraft hos andra magnetiska och elektriskt laddade kroppar. Magnetism beskrivs fullständigt med Maxwells elektromagnetiska ekvationer, ur vilka magnetfältet bestäms med hjälp av Biot-Savarts lag.

Inom elektrodynamiken finns två definitioner av magnetfält, B-fältet och H-fältet.

[redigera] Relativistisk förklaring

I själva verket kan magnetiska krafter förklaras som en följd av en effekt från relativitetsteorin. Vid hastigheter nära ljuset uppstår en relativitisk effekt, längdkontraktion, som gör att längden på mötande objekt komprimeras i färdriktningen.

Exempel: Antag att vi har två parallella elektriska ledningar nära varandra, där strömmen går åt var sitt håll. Elektronerna i den ena ledaren kommer nu att "uppleva" att den andra ledaren har fler elektroner per meter än protoner. Detta för att den "ser" elektronerna röra sig i en högre hastighet, närmare ljuset, än protonerna (dvs plusladdningarna). Allt som allt upplever elektronerna i den ena ledaren att den andra ledaren är negativt laddad och repelleras därav.

[redigera] Magnetism i material

Vissa elementarpartiklar har ett magnetiskt moment, även kallat spinn. Det magnetiska momentet kan ha olika storlek och två olika riktningar,till exempel kan elektronen ha två olika spinn som brukar betsecknas med +1/2 och -1/2. I en atom har både partiklarna i atomkärnan och elektronerna runt om spinn, de många bidragen till spinnet tar ofta ut varandra men kan även summeras så att man kan betrakts det som om atomen har ett viss värde på spinn, och därmed viss magnetiska egenskaper.

I molekyler och sammansatta material påverkar atomerna varandra och kopplingen mellan spinnet i de olika atomerna kan ge upphov till olika magnetiska egenskaper. Detta gör att material kan magnetiseras på olika sätt och att vissa material kan uppträda som permanentmagneter.

När vissa material utsätts för ett magnetiskt fält, H, kommer de att bli magnetiserade. Magnetiseringen M är proportionell mot magnetfältet, där proportionalitetskonstanten benämns som den magnetiska susceptibiliteten, $\ \chi$ .

Normalt sett ger ett magnetfält, H, upphov till en magnetisk flödestäthet, B.

$\mathbf{B} \ = \ \mu_0\mathbf{H}\$

I ett magnetiserat material kan den magnetiska flödestätheten antingen förstärkas eller försvagas.

$\mathbf{B} \ = \ \mu_0(\mathbf{H} + \mathbf{M}) \ = \ \mu_0(1+\chi) \mathbf{H} \ = \ \mu \mathbf{H}$

Det innebär att material med en positiv magnetisk susceptibilitet förstärker B-fältet och tvärtom för material med negativ magnetisk susceptibilitet.

[redigera] Magnetiska material

Magnetiska material brukar klassificeras i två huvudkategorier, varav den ena är material som blir magnetiska när ett yttre magnetfält finns, och den andra är permanent magnetiska (ferromagnetiska eller ferrimagnetiska) material. Huvudtyperna av de ej permanentmagnetiska är av typen diamagnetiska (som motverkar ett pålagt magnetfält) och paramagnetiska (som förstärker det).

En ferromagnet är uppbyggd av flera domäner med likriktad magnetisering, men som är orienterade i olika riktningar. Dessa kan fås att ligga i samma riktning, varvid en permanentmagnet uppstår.

Paramagnetiska material har en positiv magnetisk susceptibilitet.

Diamagnetiska material har en negativ magnetisk susceptibilitet.