Kita semua bermain dengan magnet dari waktu ke waktu. Di bawah ini adalah upaya untuk menjelaskan dasar-dasar di balik cara kerja rahasia magnet misterius.
Magnet adalah segala bahan atau benda yang menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bertanggung jawab atas properti magnet: gaya yang menarik material feromagnetik lainnya dan menarik atau menolak magnet lainnya. Magnet permanen adalah objek yang terbuat dari bahan yang bermagnet dan menciptakan medan magnet persistennya sendiri. Bahan yang dapat dimagnetisasi, yang sangat tertarik pada magnet, disebut feromagnetik. Meskipun bahan feromagnetik adalah satu-satunya yang tertarik pada magnet yang cukup kuat untuk dianggap sebagai magnet, semua zat lain merespons dengan lemah terhadap medan magnet.
Beberapa fakta tentang magnet meliputi:
- kutub utara magnet menunjuk ke kutub utara geomagnetik (kutub magnet selatan) yang terletak di Kanada di atas Lingkaran Arktik.
- kutub utara mengusir kutub utara
- kutub selatan mengusir kutub selatan
- kutub utara menarik kutub selatan
- kutub selatan menarik kutub utara
- kekuatan tarik-menarik atau tolakan bervariasi berbanding terbalik dengan jarak kuadrat
- kekuatan magnet bervariasi di berbagai lokasi pada magnet
- magnet adalah yang terkuat di kutubnya
- magnet sangat menarik baja, besi, nikel, kobalt, gadolinium
- magnet sedikit menarik oksigen cair dan bahan lainnya
- magnet sedikit mengusir air, karbon, dan boron
Mekanisme cara kerja magnet benar-benar rusak hingga ke tingkat atom. Ketika arus mengalir dalam kawat, medan magnet dibuat di sekitar kawat. Arus hanyalah sekelompok elektron yang bergerak, dan elektron yang bergerak membuat medan magnet. Beginilah cara elektromagnet dibuat untuk bekerja.
Di sekitar inti atom ada elektron. Para ilmuwan dulu berpikir bahwa mereka memiliki orbit melingkar, tetapi telah menemukan bahwa banyak hal yang jauh lebih rumit. Sebenarnya, pola elektron dalam salah satu orbital ini memperhitungkan persamaan gelombang Schroedinger. Elektron menempati kulit tertentu yang mengelilingi inti atom. Kerang ini telah diberi nama huruf K, L, M, N, O, P, Q. Mereka juga telah diberi nomor nama, seperti 1,2,3,4,5,6,7 (pikirkan mekanika kuantum). Di dalam shell, mungkin ada subkulit atau orbital, dengan nama huruf seperti s, p, d, f. Beberapa orbital ini terlihat seperti bola, beberapa seperti jam pasir, yang lain seperti manik-manik. Shell K berisi orbital s yang disebut orbital 1s. Shell L berisi orbital s dan p yang disebut orbital 2s dan 2p. Shell M berisi orbital s, p dan d yang disebut orbital 3s, 3p dan 3d. Cangkang N, O, P dan Q masing-masing berisi orbital s, p, d, dan f yang disebut 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d, 5f, 6s, 6p, 6d, 6f, 7s, 7p, 7p, Orbital 7d dan 7f. Orbital-orbital ini juga memiliki berbagai sub-orbital. Masing-masing hanya dapat mengandung sejumlah elektron. Maksimal 2 elektron dapat menempati sub-orbital di mana yang satu memiliki putaran ke atas, yang lainnya memiliki putaran ke bawah. Tidak mungkin ada dua elektron dengan spin up di sub-orbital yang sama (prinsip eksklusi Pauli). Juga, ketika Anda memiliki sepasang elektron dalam sub-orbital, medan magnet gabungannya akan saling membatalkan. Jika Anda bingung, Anda tidak sendirian. Banyak orang tersesat di sini dan hanya ingin tahu tentang magnet daripada meneliti lebih lanjut.
Ketika Anda melihat logam feromagnetik sulit untuk melihat mengapa mereka sangat berbeda dari elemen di sebelah mereka pada tabel periodik. Secara umum diterima bahwa unsur-unsur feromagnetik memiliki momen magnetik yang besar karena elektron yang tidak berpasangan di orbital luarnya. Perputaran elektron juga dianggap menciptakan medan magnet kecil. Bidang-bidang ini memiliki efek peracikan, jadi ketika Anda mengumpulkan banyak bidang ini bersama-sama, bidang-bidang tersebut bertambah menjadi bidang yang lebih besar.
Untuk membungkus segalanya pada 'bagaimana cara kerja magnet?', Atom-atom bahan feromagnetik cenderung memiliki medan magnetnya sendiri yang diciptakan oleh elektron yang mengorbitnya. Kelompok atom kecil cenderung mengarahkan diri mereka ke arah yang sama. Masing-masing kelompok ini disebut domain magnetik. Setiap domain memiliki kutub utara dan kutub selatannya sendiri. Ketika sepotong besi tidak termagnetisasi, domain tidak akan menunjuk ke arah yang sama, tetapi akan menunjuk ke arah acak yang saling membatalkan dan mencegah besi dari memiliki kutub utara atau selatan atau menjadi magnet. Jika Anda memperkenalkan arus (medan magnet), domain akan mulai sejajar dengan medan magnet eksternal. Semakin banyak diterapkan saat ini, semakin tinggi jumlah domain yang disejajarkan. Saat medan magnet eksternal menjadi lebih kuat, semakin banyak domain yang akan sejajar dengannya. Akan ada titik di mana semua domain di dalam besi disejajarkan dengan medan magnet eksternal (saturasi), tidak peduli seberapa kuat medan magnet dibuat. Setelah medan magnet luar dihilangkan, material magnetik lunak akan kembali ke domain berorientasi acak; Namun, bahan magnetik keras akan membuat sebagian besar domain mereka tetap sejajar, menciptakan magnet permanen yang kuat. Jadi, begitulah.
Kami telah menulis banyak artikel tentang magnet untuk Space Magazine. Inilah artikel tentang magnet batang, dan inilah artikel tentang magnet super.
Jika Anda ingin info lebih lanjut tentang magnet, lihat beberapa eksperimen keren dengan magnet, dan inilah tautan ke artikel tentang magnet super oleh Wise Geek.
Kami juga merekam seluruh episode Astronomi Cast semua tentang Magnetisme. Dengarkan di sini, Episode 42: Magnetism Everywhere.
Sumber:
Bijaksana Geek
Wikipedia: Magnet
Wikipedia: Feromagnetisme
