Magnetisme

Magnetisme er en række fysiske egenskaber og fænomener, der opstår på grund af magnetfelter. Magnetfelter består af strømme skabt af elektroner.

Magnetisme er velkendt fra hverdagen, da man eksempelvis bruger magneter til mange praktiske ting. De fleste kender køleskabsmagneter eller en knivholder på væggen i køkkenet, der holder henholdsvis papirene eller knivene fast, ved hjælp af magnetisme. 

Hvad er magnetisme?

Magnetisme er et materiales evne til at påvirke magnetfelter. Generelt når vi taler om magnetisme, taler vi om at forskellige materialer kan være magnetiske. Det er kun nogle få stoffer, som kan være magneter og de er alle metaller. De magnetiske metaller er blandt andre jern, nikkel og kobolt. Disse kan have den såkaldte ferromagnetisme.

Magneter har to poler. Vi kalder dem for de meste nord og syd. Magneten er stærkest ved enderne/polerne, jo længere man kommer ind mod midten jo svagere bliver magneten. Disse poler sender elektriske strømme imellem hinanden. Når to magneter nærmer sig hinanden, vil deres magnetfelter begynde at påvirke hinanden. Dette betyder at de elektriske strømme forstyrres, og for at en balance i magnetfeltet kan skabes vil magneterne skubbe eller trække i hinanden.

Hvis de samme pol-ender nærmer sig hinanden vil magneterne frastøde hinanden, da strømmene flyder i modsat retning. Hvis de modsatte poler nærmer sig vil de to magneter tiltrække hinanden så strømmene kan flyde parallelt.

To magneter nærmer sig hinanden. Øverst med samme poler og nederst modsatte poler.

Der findes grundlæggende tre former for magnetisme: ferromagnetisme, diamagnetisme og paramagnetisme.

Ferromagnetisme

Ferromagnetisme er den form for magnetisme, som skaber de magneter vi kender. Som nævnt i indledningen er der kun få stoffer, som er ferromagnetiske. Ligesom for diamagnetisme og paramagnetisme, skal et materiale udsættes for et ydre magnetfelt for at blive magnetiseret.

Disse materialer har små såkaldte domæner, hvor alle elektronerne peger i samme retning, hvilket gør disse til små magneter. Disse domæner ligger dog helt tilfældigt og polerne peger i forskellige retninger. Derfor har materialet ikke nogen ydre magnetisk effekt.

Når materialet udsættes for et ydre magnetfelt, vil de domæner der peger i samme retning forstærkes og resten vil svækkes. De stærke domæners magnetfelter vil dermed ligge symmetrisk og dermed overskygge alle andre felter. Nu er materialet en magnet og vil forblive med at være det, medmindre man udsætter det for en høj temperatur.

Et magnetisk metal udsættes for et ydre magnetfelt fra en anden magnet. De indre magnetiske domæner får samme retning som den ydre magnet.

Måden man normalt magnetiserer et et materiale, er ved at stryge en permanent magnet i samme retning, hen over materialet flere gange.

Alle de ferromagnetiske materialer har en Curie temperatur, som er den temperatur over hvilken den indre termiske energi vil skubbe så meget, at domænerne kommer til at ligge i tilfældige retninger igen, og materialet ikke længere vil være magnetisk. For eksempel har jern en Curie temperatur på 770 grader celsius og nikkel har 354 grader.

Ferromagnetisme er den stærkeste form for magnetisme. Der er mange forskellige ferromagneter, oftest legeringer af jern med andre metaller. Nogle er bløde og magnetiseres let, mens andre er hårde og kræver et kraftigere magnetfelt til at blive magnetiseret.

Diamagnetisme

Diamagnetisme er en form for magnetisme, som alle stoffer der er inden for et magnetfelt vil have. Når stoffer nærmer sig et magnetfelt vil det skabe sit eget modsatrettede magnetfelt. Det vil derfor svække det ydre magnetfelt og trække sig væk fra det. Diamagnetisme er en konsekvens af kvantemekanikken.

Diamagnetisme er en meget svag form for magnetisme, der ikke er synlig før man har at gøre med meget stærke ydre magnetfelter.

Paramagnetisme

Paramagnetisme findes i bestemte materialer. Paramagnetisme virker modsat af diamagnetisme, i det materialerne skaber et magnetfelt med samme retning som det ydre felt. Paramagnetisme er heller ikke særlig stærk, og materialet stopper også med at være magnetisk så snart det ydre magnetfelt fjernes.

Magnetisme forsøg

Man kan gøre magnetfelter synlige ved et magnetisme-forsøg, hvor man drysser jernspåner omkring en magnet. Spånerne blive magnetiseret og vil organisere sig i magnetfeltets elektriske strømme. 

For at finde det magnetiske felt på eksempelvis en stangmagnet, kan man lægge et stykke papir, karton eller en glasplade ovenpå stangmagneten og hælde jernspåner på genstanden ovenpå stangmagneten. På den måde kan man se det magnetiske felt. Der vil være flest jernspåner ved polerne og færrest spåner i midten.

Man har vedtaget, at de magnetiske feltlinier har retning fra nord mod syd udenfor magneten. Inde i magneten går feltet fra syd mod nord. 

Jordens magnetiske poler

Jorden er også omgivet af et magnetfelt, ligesom en magnet. Det vil samtidig sige, at jorden har to magnetiske poler. Man skal være opmærksom på forskellen på de magnetiske poler og de geografiske poler.

Den magnetiske nordpol svarer til den geografiske sydpol, og den magnetiske sydpol svarer til den geografiske nordpol. Altså er polerne omvendt i forhold til den geografiske placering. Jordens poler og de magnetiske poler er med andre ord modsatrettede.

Enheder og Einstein

Styrken af et magnetfelt og dermed også styrken af en magnet måles i enheden Tesla. Styrken kaldes også den magnetiske fluxtæthed, som er et mål for den kraft magnetfeltet yder på en partikel.

Tesla er en meget stor enhed, så det meste magnetisme i hverdagen vil have styrker i millitesla (1 tesla = 1000 millitesla). For eksempel vil en almindelig køleskabsmagnet have en styrke på omkring 5 millitesla.

Magnetisme og elektromagnetisme er tæt forbundet. Einstein samlede i sin relativitetsteori elektricitet og magnetisme under navnet elektromagnetisme, og viste at det ene ikke kunne eksistere uden det andet.

Find flere formler i Studieportalens formelsamling i fysik.