Inhoud
Magneten trekken veel metalen voorwerpen aan, zoals ijzervijlsel, maar ze kunnen elkaar ook afstoten. Wat veel mensen echter zelden opmerken, is dat veel alledaagse items zwak worden afgestoten door een magnetisch veld. De redenen waarom magneten sommige items aantrekken en andere afstoten, komen voort uit verschillen in moleculaire en atomaire structuur.
spinnen
Elektronen zijn subatomaire deeltjes die zich gedragen als miniatuurmagneten. Ze hebben de eigenschap spin en kunnen spin-up (+1/2) of spin-down (-1/2) zijn. Twee elektronen in dezelfde baan hebben altijd tegenovergestelde spins, dus wanneer ze gekoppeld zijn, heffen hun magnetische velden op. In metalen is de situatie gecompliceerder, omdat elektronen worden gedelokaliseerd of worden gedeeld tussen meerdere atomen, maar in het algemeen worden dergelijke materialen diamagnetisch genoemd, wat betekent dat ze zwak worden afgestoten door een magnetisch veld.
Gebruikelijke diamagnetische materialen
De meeste materialen zijn diamagnetisch. Water, hout, mensen, plastic, grafiet en gips zijn allemaal voorbeelden van diamagnetische materialen. Hoewel we deze materialen meestal als niet-magnetisch beschouwen, stoten ze eigenlijk af (en worden ze afgestoten door) een magnetisch veld. Deze afstoting is extreem zwak, zo zwak dat het in het dagelijks leven te verwaarlozen is. Met een sterk magnetisch veld is deze afstoting echter voldoende om sommige kleine items en objecten te laten zweven. Een wetenschapper aan de Universiteit van Manchester was in staat om een kikker en een tomaat - beide diamagnetische objecten - te laten zweven met behulp van een krachtig magnetisch veld. Zijn werk won hem een Ig Nobelprijs, een prijs voor dwaze wetenschap.
Andere magneten
De meeste items in uw huis stoten magneten zwak af, maar tenzij het magnetische veld erg sterk is, merkt u nooit het effect. Om een magneet echt af te weren, heb je een andere magneet nodig. Alle magneten hebben twee polen, noord en zuid. Net als bij elektrische ladingen is de regel dat soortgelijke ladingen afstoten terwijl tegengestelde ladingen elkaar aantrekken. Een magnetische zuidpool wordt aangetrokken door een magnetische noordpool, maar noord op noord of zuid op zuid stoten elkaar af. U kunt een idee krijgen van hoe dit werkt als u probeert twee magneten bij elkaar te houden - in de ene richting stoten ze elkaar af, terwijl ze in de andere richting aantrekken.
Wet van Lenz
Een ander soort afstoting kan optreden tussen een magneet en een draadspiraal. De hoeveelheid magnetisch veld die door een draadspoel gaat, wordt de magnetische flux genoemd. Elke keer dat er een verandering in de flux is, induceert het een stroom waarvan het magnetische veld tegengesteld is aan de verandering in flux. Deze regel wordt de wet van Lenz genoemd. Het verplaatsen van een draadspiraal in een magnetisch veld veroorzaakt afstoting tussen de draadspiraal en de magneet. Dat komt omdat de flux door de spoel toeneemt, zodat een stroom in de spoel wordt geïnduceerd. Uit de wet van Lenz weten we dat de in de spoel geïnduceerde stroom een magnetisch veld creëert dat de toename van de flux tegengaat, waardoor een afstoting ontstaat tussen de draadspiraal en de magneet waaruit het veld afkomstig is.