Inhoud
De spins en banen van elektronen veranderen in feite elk atoom in een kleine staafmagneet. Voor de meeste materialen wijzen de magnetische momenten van deze atomen in willekeurige richtingen en hun velden annuleren om geen netto magnetisme te produceren.
Sommige stoffen daarentegen zijn dat wel ferromagnetische en hun magnetische momenten komen spontaan op één lijn zodat hun velden evenwijdig aan elkaar zijn en bij elkaar optellen. Deze uitlijning is beperkt tot een klein gebied genaamd a domein, waarbij veel van dergelijke domeinen een ferromagnetisch materiaal vormen.
Hoewel ze magnetische velden hebben versterkt, zijn de domeinen zelf willekeurig georiënteerd, wederom resulterend in geen algemeen magnetisme. Een extern magnetisch veld kan de domeinen echter uitlijnen, zodat hun eigen magnetische velden elkaar versterken, waardoor een netto veld door een object wordt geproduceerd en daarom een magneet wordt gecreëerd. Dit fenomeen, genaamd ferromagnetisme, is de basis van alledaagse magneten. Bij kamertemperatuur zijn slechts vier elementen ferromagnetisch en hebben dit gedrag: ijzer, kobalt, nikkel en gadolinium.
Gebruik van magnetisme
Zachte magnetische materialen zoals ijzer zijn gemakkelijk te magnetiseren, maar de domeinen randomiseren zodra het externe veld verdwijnt; bijgevolg verliest het materiaal snel zijn magnetisme. Deze eigenschap is nuttig voor elektromagneten en apparaten zoals bandopname- of wiskoppen, die tijdelijke of snel veranderende magnetische velden moeten genereren.
Harde magnetische materialen zoals staal zijn moeilijker te magnetiseren en ook moeilijker te demagnetiseren; na verwijdering van het externe veld kunnen ze hun magnetisme lange tijd behouden - soms miljoenen jaren, een eigenschap die helpt bij de geologische datering van rotsen. Daarom worden harde magnetische materialen gebruikt om permanente magneten te maken.
Dit magnetisatieproces heeft brede praktische toepassingen, met de bandrecorder als slechts één voorbeeld. Opnametape bestaat uit een lange, dunne Mylar-strook bedekt met fijne deeltjes ijzeroxide of chroomdioxide. Terwijl de band onder de opnamekop beweegt, lijnt een magnetisch veld domeinen op deze coating uit in reactie op het muziek- of gegevenssignaal. Nadien behouden de domeinen het geïmponeerde magnetische veld voor latere herhaling.
Computer harde schijven gebruiken in wezen hetzelfde proces voor magnetische gegevensopslag op snel draaiende platen.
Ongewenst magnetisme
Na contact met magneten of magnetische klemtafels kunnen stalen voorwerpen onbedoeld gemagnetiseerd worden. Bewerking, lassen, slijpen en zelfs trillingen kunnen ook staal magnetiseren. Ongewenste effecten zijn onder meer gereedschappen die metaalspaanders en spaanders aantrekken, een ruw oppervlak na verzinken en lassen die slechts aan één kant doordringen.
Evenzo kan constant contact met magnetische tape een restmagnetisme aan opnameapparatuur verlenen, wat ruis verhoogt en onnauwkeurige geluidsopname veroorzaakt.
Om te worden hergebruikt, kan een audioband in een lege toestand worden hersteld door de lengte ervan voorbij een wiskop te voeren, een vervelend en onpraktisch proces, vooral op grote schaal. Afgedankte harde schijven van de computer kunnen bedrijfseigen of gevoelige gegevens bevatten die niet beschikbaar zouden moeten zijn voor anderen. In deze gevallen moet het opnamemedium in bulk worden gedemagnetiseerd.
Waarom een demagnetizer gebruiken?
De overlast van ongewenst magnetisme heeft geleid tot de ontwikkeling van zowel kleine als industriële demagnetisatoren. Een demagnetizer, ook bekend als een degausser, gebruikt elektromagneten om intense, hoogfrequente magnetische AC-velden te genereren. Als reactie hierop worden afzonderlijke domeinen willekeurig opnieuw uitgelijnd, zodat hun magnetische velden opheffen of bijna opheffen, waardoor ongewenst magnetisme wordt geëlimineerd of aanzienlijk wordt verminderd.
Sommige demagnetisatoren gebruiken geen elektriciteit of elektromagneten, maar hebben in plaats daarvan zeldzame aardmagneten om de noodzakelijke krachtige magnetische velden te leveren.
Dit demagnetiserende principe wordt ook gebruikt voor bandrecorders. Terwijl de band onder een wiskop passeert, randomiseert een hoogfrequent, hoogfrequent magnetisch veld de domeinen ter voorbereiding op het opnemen van nieuw geluid of gegevens. Op een grotere schaal wissen bulk demagnetizers hele spoelen van magnetische tapes of harde schijven in één stap.
Een demagnetiseermachine kan een van de meest voorkomende configuraties hebben, afhankelijk van het doel. Een draagbaar demagnetiseergereedschap demagnetiseert boren, beitels of kleine onderdelen die op een plat oppervlak rusten of door een gat gaan.
Dikke materialen of grote massieve objecten moeten mogelijk door een demagnetiserende tunnel gaan die groot genoeg is om een staande persoon te passen. De frequentie, demagnetiserende veldsterkte en doorvoersnelheid moeten worden aangepast aan het object en het resterende magnetische veld dat wordt gewist.