כיצד פועל מגנטיזם ומדוע חלק מהחומרים מגנטיים?

תשובה

מגנטיזם נובע מתנועה של מטענים חשמליים. בחומרים, האלקטרונים מקיימים שתי תנועות: תנועה סביב הגרעין, ו "ספין" — מאפיין קוונטי מובנה שהוא כמו מעין סיבוב עצמי של האלקטרון. לכל ספין יש מומנט מגנטי קטן. ברוב החומרים, האלקטרונים מזוגים בספינים מנוגדים ("עלה" ו"פניו"), ומאפסים זה את זה. ב חומרים פרומגנטיים כמו ברזל, ניקל וקובלט, ישנם אלקטרונים לא-מזוגים שמומנטיהם ניתנים ליישור. בתחומים "מגנטיים מיקרוסקופיים" (דומיינים), הספינים מתיישרים ספונטנית. כשהדומיינים כולם מיושרים — יש מגנט. מגנטיות כבר לא נובעת מחוקי "משיכה ודחייה" פשוטים: היא נגזרת ישירות מחוקי מכניקת הקוונטים. קווי שדה המגנטי מאחד הקוטב הצפוני לדרומי חוזרים לעצמם — לכן מעולם לא נצפה לקבל "מונופול מגנטי" (רק קוטב אחד). אנרגיית המגנטיזם הנצברת ב סלילים היא עקרון פעולת מנועי חשמל, מחוללים ורוב הטכנולוגיה המודרנית.