Door een magneetstaaf doormidden te snijden, worden de polen niet verwijderd. Het zal slechts twee magneten produceren, elk met een noordpool die wordt aangetrokken door de zuidpool van de andere magneet, en vice versa.
Het is deze basiseigenschap van aantrekking die magneten voor zoveel doeleinden bruikbaar maakt, van het vasthouden van een feestuitnodiging tot de koelkast tot het maken van medische beeldvorming.
Maar hoe ontstaan deze polen? Waarom heeft een magneet een noord- en zuidpool?
Magneten zijn “een van de diepste mysteries in de natuurkunde”, zei hij. Greg Boebinger (Opent in een nieuw tabblad)Directeur van het National High Magnetic Field Laboratory in Tallahassee, Florida. terwijl Mensen gebruiken al duizenden jaren magneten (Opent in een nieuw tabblad)Wetenschappers leren nog steeds nieuwe dingen over hoe ze werken.
Het fundamentele antwoord op de vraag waarom magneten polen hebben, ligt in het gedrag van de elektronen. Alle materie, inclusief magneten, is gemaakt van atomen. in elke maïsDe kern is omgeven door een of meer negatief geladen elektronen. Elk van deze elektronen genereert zijn eigen kleine magnetische veld, dat wetenschappers ‘spin’ noemen. Als genoeg van deze kleine magnetische velden in dezelfde richting wijzen, wordt het materiaal zelf paramagnetisch.
Verwant: Waarom vonkt metaal in een magnetron?
De “spin” van een elektron is iets van een abstract concept, vertelde Boebinger aan WordsSideKick.com. Technisch gezien heeft niemand ooit een elektronenspin gezien – het is te klein om onder een microscoop te zien. Maar natuurkundigen weten dat elektronen een magnetisch veld hebben omdat ze het hebben gemeten. En een van de manieren waarop dit veld kan worden gegenereerd, is als het elektron ronddraait. Keer de draairichting om en het magnetische veld zal omkeren.
wanneer mogelijk, De elektronen zullen paren vormen zodat hun spin wordt opgeheven (Opent in een nieuw tabblad), wat het netto magnetisme van een atoom nul maakt. Maar in sommige elementen, zoals ijzer, kan dit niet gebeuren. Het aantal elektronen en de manier waarop ze rond de kern zijn geplaatst, betekent dat elk ijzeratoom een niet-gepaard elektron zal hebben dat een klein magnetisch veld genereert.
In een niet-magnetisch materiaal wijzen deze individuele magnetische velden in verschillende willekeurige richtingen. In dit geval heffen ze elkaar grotendeels op, dus het materiaal is over het algemeen niet magnetisch. Maar onder de juiste omstandigheden kunnen kleine subatomaire magnetische velden in dezelfde richting uitlijnen. Je zou dit kunnen zien als het verschil tussen een menigte mensen die rondloopt en iedereen die zich organiseert en dezelfde kant op kijkt. De combinatie van deze zeer kleine magnetische velden creëert een groter magnetisch veld – zo wordt het materiaal een magneet.
Veel magneten die in het dagelijks leven worden gebruikt, zoals koelkastmagneten, staan bekend als permanente magneten. In deze materialen zijn de magnetische velden van veel atomen in het materiaal permanent uitgelijnd door een externe kracht, bijvoorbeeld door ze in een sterker magnetisch veld te plaatsen.
Vaak wordt dit krachtigere magnetische veld opgewekt door elektriciteit. Elektriciteit en magnetisme zijn fundamenteel met elkaar verbonden, omdat magnetische velden worden gegenereerd door de beweging van elektrische ladingen. Daarom bevat het draaiende elektron een magnetisch veld. Maar wetenschappers kunnen ook elektriciteit gebruiken om zeer sterke magneten te creëren Paulo Veracín (Opent in een nieuw tabblad), een senior wetenschapper aan het Lawrence Berkeley National Laboratory in Californië. Door voldoende stroom door een draadspoel te laten lopen, ontstaat een zeer sterk magnetisch veld dat aanhoudt zolang de stroom loopt. Deze elektromagneten worden vaak gebruikt in natuurkundig onderzoek, vertelde Veracin aan WordsSideKick.com. Het wordt ook gebruikt in medische instrumenten zoals MRI-machines (Magnetic Resonance Imaging).
De aarde heeft ook zijn eigen magnetisch veld, waardoor de kompasnaald werkt. Wetenschappers hebben de noordpool van een magneet gedefinieerd als de punt die naar de noordpool van de aarde wijst als de magneet vrij ronddraait. Maar technisch gezien, legde Boebinger uit, betekent dit dat de magnetische noordpool van de aarde eigenlijk een magnetische zuidpool is, omdat tegengestelde polen elkaar aantrekken.
In fysieke termen stromen magnetische veldlijnen naar buiten van de noordpool van een magneet naar de zuidpool en vormen een gesloten lus.
Natuurkundigen hebben ook andere regelingen gevonden voor magnetische polen, Inclusief de quad (Opent in een nieuw tabblad), waar een groep magnetische noord- en zuidpolen in een vierkant zijn gerangschikt. Eén doel blijft ongrijpbaar, zei Veracin: niemand heeft nog een magnetisch monopolie gevonden.
Elektronen en protonen zijn unipolair: ze hebben elk een enkele elektrische lading, positief of negatief. Maar elektronen (en ook andere deeltjes) hebben magnetische polen. Omdat het fundamentele deeltjes zijn, kunnen ze niet verder worden afgebroken. Dit verschil tussen de manier waarop deeltjes zich elektrisch en magnetisch gedragen, heeft veel natuurkundigen geïntrigeerd, en voor sommigen is het vinden van een deeltje met een enkele magnetische pool de heilige graal. De ontdekking ervan zou de wetten van de fysica zoals we die nu kennen, tarten.
“Social media fanaat. Fanatieke bacon fanaat. Wannabe popcultuur fan. Communicator. Gecertificeerd schrijver.”
More Stories
Uit nieuw onderzoek blijkt dat dinosaurussen niet zo intelligent waren als we dachten
China geeft CGI-video van de maanbasis vrij en deze bevat iets heel vreemds
Een nieuw observatorium in Chili – het hoogste ter wereld – heeft tot doel de oorsprong van planeten, sterrenstelsels en meer te onthullen