Почему магниты притягиваются и отталкиваются

Почему магниты притягиваются и отталкиваются друг от друга? Что такое ферромагниты?

ОТВЕТ

Магнит - это намагниченный ферромагнит. Так что же такое ферромагнит? 

Ферромагнит - это материал со специфическими свойствами, благодаря которым он может быть постоянно намагничен. Чтобы понять природу этого явления, мы должны спуститься на уровень атомов. Атомы состоят из электронов. Электроны создают магнитное поле. Это поле имеет два источника: с одной стороны, это спин электрона, а с другой стороны, его источником является движение электрона. 

Электроны в атоме заполняют последовательные оболочки. Оболочки некоторых атомов заполнены полностью, а других - частично. Когда оболочка полностью заполнена, магнитные поля отдельных электронов аннулируют друг друга. 

С другой стороны, когда оболочка заполнена лишь частично, поля не отменяют друг друга, и атом является источником слабого магнитного поля. В большинстве веществ магнитные поля отдельных атомов не зависят друг от друга и полностью аннулируют друг друга. 

Такие вещества не обладают намагниченностью. Однако в особых веществах, так называемых ферромагнитах, атомы взаимодействуют так, что их магнитные поля становятся синхронизированными. Поля от отдельных атомов складываются друг с другом, в результате чего образуется магнитное поле.

Обычно взаимодействия между атомами недостаточно сильны, чтобы синхронизировать магнитное поле по всему веществу. В таких ситуациях образуются магнитные домены - области, которые ведут себя как маленькие магниты. 

Однако все вещество не проявляет магнитных свойств, потому что эти маленькие магниты направлены в разные стороны. Однако мы можем намагнитить такое вещество. 

Если поместить его в сильное магнитное поле, отдельные домены будут ориентироваться в соответствии с направлением внешнего поля. Таким образом, мы получаем магнит. Взаимодействие между атомами придает ему постоянство, поэтому после удаления внешнего магнитного поля вещество остается намагниченным. 

Такой магнит можно разрушить, например, поместив его в быстро меняющееся магнитное поле или нагрев. Когда мы нагреваем вещество, мы сообщаем его атомам энергию. Чем больше энергии у атомов, тем менее важно взаимодействие с другими атомами. 

В случае с магнитом это означает, что магнитные поля отдельных атомов перестают быть совместимыми друг с другом и отменяют друг друга. Магнит размагничивается. 

Интересно, что переход из намагниченного состояния в размагниченное происходит при определенной температуре, подобно кипению воды, которая при нормальных условиях закипает ровно при 100 °C. 

Подобным образом ферромагнит теряет свои свойства при температуре, называемой температурой Кюри. Температура Кюри зависит от вещества, например, для железа она составляет около 1400 °C.