مواد مغناطیسی

فِرّومغناطیس

بر اساس تشابه بین خطوط میدان مغناطیسی در اطراف آهن‌ربای میله‌ای و سیم حلقه این نكته به ذهن خطور می‌كند كه در هر دو مورد، خاصیت مغناطیسی از یك عامل نشأت گرفته باشد.

میدانی كه سیم حلقه را احاطه می‌كند بر اثر حركت بار در سیم حاصل شده است. میدان مغناطیسی اطراف آهن‌ربای میله‌ای نیز بر اثر حركت بار تولید می‌شود، اما حركت بار در اینجا دیگر جریان الكتریكی را در ماده مغناطیسی به‌وجود نمی‌آورد. در واقع، حركتی كه باعث پیدایش مغناطیس می‌شود به‌واسطه حركت بار در داخل اتم ماده مغناطیسی به‌وجود می‌آید.

خاصیت مغناطیسی در داخل اتم بر اثر دو نوع حركت الكترون به‌وجود می‌آید. اوّلاً، هر الكترونی كه حول هسته می‌چرخد همانند حلقه‌های جریان (در ابعاد اتمی) عمل نموده و باعث به‌وجود آمدن میدان مغناطیسی كوچكی می‌شود این شرایط شبیه میدان حاصله از جریان درون سیم حلقه است. ثانیاً، هر الكترون یك حركت پیچشی نیز دارد كه باعث تولید میدان مغناطیسی می‌گردد.

البته اینكه چرا این اتفاق فقط برای برخی مواد روی می‌دهد به مبحثی از فیزیك به نام مكانیك كوانتوم مربوط است كه سطح آن بسیار فراتر از دوره دبیرستان می‌باشد. نتیجه اینكه در مواد فِرّومغناطیس نواحی مغناطیسی به ابعاد0.01mm تا 0.1mmبه‌وجود می‌آید كه به آن ها ناحیه مغناطیسی گفته می‌شود. هر ناحیه همانند آهن‌ربای كوچكی عمل می‌كند كه قطب شمال و جنوب مختص به خود را دارد. مواد فِرّومغناطیس متعارف عبارتند از آهن، نیكل، كوبالت، دی اكسید كروم و آلنیكو (آلیاژ آلومینیوم، نیكل و كُبالت) در تصویر زیر كه توسط میكروسكوپ الكترونی گرفته شده نواحی مغناطیسی در سطح آهن (با 3% ناخالصی سیلیسیوم) را مشاهده می‌كنید. چهار رنگ مختلف چهار جهت مختلف نواحی مغناطیسی را نشان می‌دهد.

در مقاله بعد ارتباط بین حرکت بار و میدان مغناطیسی را مشاهده خواهید کرد.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مجید محسنی

تنظیم: نسیم گنجی منش