Magnetyczne oddziaływania
Magnes, który jak żaden inny materiał przyciągał przedmioty z żelaza, zadziwiał ludzi od bardzo dawna. Chińczycy, Japończycy i Persowie już w bardzo odległych czasach znali właściwości igły magnetycznej, jej skłonność do ustawiania się jednym końcem ku północy. Urządzenia, które dziś nazwalibyśmy kompasami konstruowano w Arabii: do misy wypełnionej wodą (każdy może powtórzyć to doświadczenie we własnym zakresie) wkładano igłę przymocowaną do listewki drewnianej… magnetyczny stateczek momentalnie ustawiał się jednym końcem na północ. Na nasz kontynent igłę magnetyczną przywieźli żeglarze włoscy i portugalscy, którzy dzięki innowacyjnemu urządzeniu mogli rozwinąć sztukę sprawnej nawigacji po morzach i oceanach. Na przełomie wieków XVI i XVII magnetyzmem zainteresował się William Gilbert, angielski fizyk i lekarz, odkrywca zjawiska magnetyzmu ziemskiego, badacz indukcji magnetycznej i elektryczności statycznej.
Wyniki własnych przemyśleń i eksperymentów zapisał Gilbert w swojej pracy pt. De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure (O Magnesach i ciałach magnetycznych oraz o wielkim magnesie Ziemi), którą wydał w Londynie w roku 1600. Jeden z pierwszych pokazów jakie prezentował Gilbert obserwowała osobiście królowa Elżbieta. Eksperyment polegał na zabawie małymi stateczkami z kory, na których dottore umocował małe igły magnetyczne. Stateczki umieszczone w długiej, wąskiej rynience wypełnionej wodą, płynęły do siebie przyciągane niewidzialną siłą… Obrócone o 180 stopni, ustawione jeden obok drugiego odpychały się i płynęły w przeciwnych kierunkach. To musiało zadziwiać współczesnych Gilberta. Podobnie jak zabawa magnesami zaciekawia dziś dzieci, które po raz pierwszy odkryją właściwości magnetyczne materii.
Wystarczy rozglądnąć się uważnie dookoła, żeby zauważyć że magnetyzm i związane z nim zjawiska funkcjonują blisko nas. W nauce i technice. Eksperymentowanie z igłą magnetyczną (zawieszoną swobodnie lub zamkniętą w kompasie), żelaznymi opiłkami czy innymi metalowymi przedmiotami to najprostsza i dostępna dla każdego przygoda z magnetycznym polem. Jeszcze nie tak dawno, w szkolnych pracowniach fizycznych można było znaleźć piękne zestawy do eksperymentowania z magnetyzmem. W tych lepiej wyposażonych, także egzotyczne już dziś instrumenty pomiarowe jak np. busola stycznych. Popularnymi urządzeniami, do działania których wykorzystano magnetyczne pole były magnetofony, aparaty służące do zapisu dźwięku. Dziś magnetofony, wyparte przez cyfrowe technologie obróbki dźwięku, żyją już tylko w świecie pasjonatów i kolekcjonerów, którzy analogowe, ciepłe brzmienia uważają za najdoskonalszą formę audio.
A jak to działa z perspektywy fizyki?
Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego niektóre metale (tzw. ferromagnetyki ) zostają silnie namagnesowane. W pewnym uproszczeniu można wyjaśnić zjawisko następując: elektrony znajdujące się wewnątrz materii, oprócz ładunku elektrycznego posiadają moment magnetyczny. Zachowują się one jak mikroskopijne magnesy.
Zwykle ustawione są one w różnych kierunkach, nieuporządkowane, z polami znoszącymi się wzajemnie. W ferromagnetykach wygląda to trochę inaczej: kiedy momenty magnetyczne (inaczej: kierunki namagnesowania) są zgodne – materiał osiąga stan korzystny energetycznie. Powstają domeny magnetyczne (w obszarach tych występuje samoistnie pole magnetyczne). Magnesowanie polega właśnie na uporządkowaniu tych miniaturowych magnesów. Jak to funkcjonuje w praktyce wie chyba każdy kto choć raz bawił się magnesami i próbował namagnesować np. kawałek metalu. Na koniec ważna rzecz: magnesy są spolaryzowane, to znaczy, że każdy magnes posiada dwa bieguny, których rozdzielić się nie da. Umownie nazywamy je północnym i południowym, tak jak bieguny naszej planety. Każdy kto choć raz eksperymentował z magnesami wie, że bieguny jednoimienne (np. północny z północnym) się dopychają, a różnoimienne – przyciągają. Tę właściwość wykorzystamy właśnie w modelu, którego działanie dominują pola magnetyczne wytwarzane przez magnesy trwałe. Tyle teoria. Inne ciekawe kwestie o magnetyzmie znajdziecie także w rozdziale opowiadającym o magnetycznym akceleratorze liniowym. A teraz...
![Naciśnij klawisze [ctrl] i [+] aby powiększyć, [ctrl] i [-] aby pomniejszyć obraz](img/ikony/iko_pow_test.jpg)
