Magnet može da privuče komad gvožđa bez direktnog dodira, pa deluje kao da između njih postoji nevidljiva sila. Iza tog ponašanja stoji magnetno polje, fizička pojava povezana sa kretanjem i rasporedom električnih naboja u materiji. U magnetu se veoma veliki broj sićušnih magnetnih doprinosa ponaša usklađeno, stvarajući polje koje može da deluje na određene materijale. Kada se takav predmet nađe u tom polju, unutrašnja struktura materijala može da se promeni na način koji dovodi do privlačenja.
Odakle magnetu magnetno polje?
Magnetno polje nastaje u vezi sa električnim nabojima koji se kreću. Na mikroskopskom nivou, elektroni u atomima imaju svojstva povezana sa magnetizmom. Njihovo kretanje i posebno njihovo kvantno svojstvo koje nazivamo spin doprinose ukupnom magnetnom ponašanju materijala.
U većini običnih materijala pojedinačni magnetni doprinosi atoma nisu usmereni na isti način, pa se njihovi efekti uglavnom poništavaju. Kod feromagnetnih materijala, kao što su gvožđe, nikl i kobalt, postoje oblasti u kojima se veliki broj magnetnih momenata može usmeriti slično. Kada je dovoljan deo tih oblasti usklađen, dobija se trajno izraženije magnetno ponašanje.
Zato magnetno polje nije materijalna nit koja izlazi iz magneta i hvata predmet. To je fizičko polje koje opisuje kako magnetno dejstvo može biti prisutno u prostoru oko izvora. Njegov uticaj slabi sa udaljavanjem, pa magnet najjače deluje kada mu se predmet približi.
Zašto privlači baš neke materijale?
Nije svaki materijal podjednako osetljiv na magnetno polje. Kod gvožđa i srodnih materijala unutrašnji magnetni momenti mogu se preurediti pod uticajem spoljnog polja. Taj proces može učiniti da predmet postane privremeno magnetisan i da zatim bude privučen ka području u kojem je magnetno polje jače.
Kod drugih materijala magnetni odgovor postoji, ali je mnogo slabiji ili ima drugačiji karakter. Zato bakar, aluminijum, staklo ili drvo u uobičajenim uslovima ne pokazuju isto ponašanje kao gvožđe. To ne znači da na njih magnetno polje uopšte ne utiče, već da je njihov odgovor znatno drugačiji.
Važno je i da privlačenje nije posledica jednostavnog pravila da magnet „prepoznaje metal“. Nisu svi metali magnetno privlačni.
Presudna je unutrašnja struktura materijala i način na koji njegovi elektroni reaguju na spoljašnje magnetno polje.
Kako nastaje privlačenje bez dodira?
Kada se komad gvožđa približi magnetu, njegovi magnetni momenti mogu da se preraspodele tako da jedna strana predmeta postane magnetno pogodnija za privlačenje. Predmet tada nije samo pasivni objekat u prostoru, već njegov unutrašnji raspored reaguje na polje magneta. Rezultat je sila koja predmet pomera prema oblasti jačeg magnetnog polja. Zato predmet može početi da se kreće pre nego što dodirne magnet. Sličan princip može se uočiti kada magnet privlači spajalicu ili metalni predmet koji se nalazi na maloj udaljenosti.
Ako magnet približimo predmetu sa različitih strana, ponašanje može zavisiti od oblika magneta, rasporeda njegovih polova i geometrije predmeta. Magnetno polje nije svuda jednako jako, pa raspored polja utiče na smer i intenzitet dejstva.
Šta su severni i južni pol?
Na magnetu obično razlikujemo severni i južni pol. Kada se dva magneta približe, suprotni polovi se privlače, a istoimeni odbijaju. Ova osobina potiče iz načina na koji se njihova magnetna polja međusobno postavljaju i deluju.
Polovi nisu dve odvojene materijalne kuglice na krajevima magneta. Ako magnet prepolovimo, ne dobijamo samo severni deo i samo južni deo. Svaki novi deo ponovo ima oba pola, jer se magnetno uređenje nalazi kroz čitav materijal.
Oblik magneta zato utiče na raspored njegovog polja. Kod šipkastog magneta polje je posebno izraženo u blizini krajeva, dok drugačiji oblici daju drugačiji raspored. Ipak, osnovna ideja ostaje ista: magnetno polje omogućava da magnetno dejstvo postoji i izvan samog magneta.
Kako možemo da vidimo nevidljivo polje?
Magnetno polje ne možemo direktno videti očima, ali njegove efekte možemo pokazati. Ako sitne gvozdene opiljke stavimo oko magneta na papiru, oni će se rasporediti duž karakterističnih obrazaca. Opiljci ne prikazuju samo „linije“ koje fizički postoje, već prate smerove u kojima bi magnetno dejstvo bilo organizovano.
Još jasniji dokaz pruža kompas. Njegova magnetna igla reaguje na magnetno polje Zemlje i okreće se u određenom smeru. Na sličan način mala magnetna igla može pokazati kako se polje raspoređuje u blizini drugog magneta.
Nevidljiva sila koju primećujemo kada magnet privlači gvožđe zato je posledica konkretne fizičke pojave, a ne misterioznog svojstva predmeta. Elektronska struktura materijala, magnetni momenti i magnetno polje zajedno objašnjavaju kako magnet može da deluje na daljinu.
