Hvordan fungerer en magnet?

[Jørnan]

Jeg har skjønt det at en magnet kan trekke og skyve ting fra hverandre, men hvordan? Hva er det usynlige som kan skyve og trekke ting mot/fra seg? Og tar ikke en magnet slutt for magnetisme noen gang? Tar du en magnet bordat en synå blir den magnetisk. Det er mulig å avmagnetisere synålen igjen. Hvordan kan magneten magnetisere synålen, og hvordan avmagnetiseres den igjen?

 

 

Takker for svar

[endrebjo]

Det har med elektroner i atomene å gjøre. Elektronene er negative (-) og protonene (en del av atomkjernen) er positive (+).

Hvis det er flere elektroner enn protoner i et atom vil atomet bli negativt og trekke til seg positive atomer.

 

Når du magnetiserer en synål, "river" du av noen elektroner slik at det blir flere protoner enn elektroner og atomet blir derfor positivt, og nålen begynner å trekke til seg andre negative elektroner.

 

Jeg mener dette er ganske korrekt selv om det er en veldig enkel forklaring.

[sexyme]

I en magnet så er elektronene ordnet slik at eletronene holder seg mest på en "side"

og protonene på en annen "side", da får vi to poler på en magnet.

Elendig forklart :S Vet ikke hvordan jeg skal forklare det enkelt..

 

En magnet vil bli svekket hvis man "bruker" den mye, men ikke nevneverdig mye.

Men hvis vi varmer opp magneten vil den ikke klare å beholde strukturen den har og

dermed miste sin magnetisme.

 

Og det med synålen så river man ikke av elektroener, men man påvirker elektronene

til å ordne seg i den ene enden av synålen.

[bfisk]

Jeg mener dette er ganske korrekt selv om det er en veldig enkel forklaring.

Vel, da må du tro om igjen. Det du beskriver er overskuddsladninger, og har ingen direkte sammenheng til magnetisme. Derimot er det dette som skjer når du har en spenning mellom to steder, og mellom to steder med ulik ladning får du et elektrisk felt. Ikke et magnetfelt.

 

 

---------

 

 

 

Akkurat hva disse magnetiske kreftene er for noe vet ingen - akkurat som at ingen vet hva gravitasjonskraft, kjernekrefter eller andre ting egentlig er. Vi kan imidlertid beskrive de fleste situasjoner rundt fenomenet. Vi vet mao hvordan det er, men ikke hvorfor.

 

 

Slik en brukbar modell for magnetisme er, er at i magnetiske metaller ligger atomene ordnet i "domener", som har en spesiell retning. Disse fungerer som små magneter igjen, og kan vris på med andre magnetfelt, og vekselvirker dermed med andre magnetiske gjenstander. Et viktig moment er at magneter påvirker hverandre - dersom en magnet kan magnetisere eller påvirke et annet legeme, vil de vekselvirke.

 

Rundt en magnet finnes det et magnetfelt. Man tegner gjerne feltet som linjer, som peker fra N til S, f.eks. slik, for en normal stavmagnet:

 

 

Jo tettere feltlinjene står, jo kraftigere er feltet. Vi ser at feltet altså er kraftigst rundt polene. Feltet påvirker andre legemer, og andre magneter vil orientere seg langs feltlinjene. Dersom vi kutter en magnet i to, vil begge delene fremdeles være magnetiske, jfr. domene-modellen over. Domenene vil fremdeles peke samme vei. Måleenheten for magnetisk felt er tesla, T. Normalt snakker vi om magnetfelt på noen millitesla (mT), og de kraftigste menneskeskapte magnetfeletene har en styrke på 10T. Feltstyrken forteller noe om hvilken kraft feltet påvirker andre ting med.

 

 

Om magneter kan gå tom for magnetisme, er igrunn et godt spørsmål. Man skulle tro at det måtte energi til for å flytte på ting. Den kanskje mest universelle naturloven vi har formulert er jo den nulte energiloven - at energi verken kan oppstå eller forsvinne, bare omdannes. Se på magneten som du ser på gravitasjonen. Vil ikke jorda gå tom for gravitasjonskrefter en gang? Det må jo krefter til for å flytte deg ned fra fjellet når du hopper.

 

Imidlertid må du gå opp på fjellet først. Da øker din potensielle energi i forhold til jorda. Du "lader" deg med energi, som går over til fart (kinetisk energi) i det du faller.

 

Hvis du flytter en ladning (eller en magnet, eller whatever egentlig) nerme en maget, slik at de tiltrekker hverandre, blir det en lik situasjon. For at de skal kunne trekkes sammen, må du først dra dem fra hverandre - og utføre et arbeid. Da får de potensiell energi i forhold til hverandre, og denne energien er den som får regnskapet til å gå opp.

 

Hva så med frastøtningskrefter? Her kan du si at nullnivået for potensiell energi ligger uendelig langt vekk fra magneten. Du må bruke et arbeid for å dytte magnetene sammen - og igjen har vi en situasjon der du må gjøre et arbeid for å sette ting i en slik situasjon at krefter vil virke når du slipper det.

 

Det er jo imidlertid sånn at magneter kan påvirke ting som farer forbi, også uten at vi har endre noe på det på forhånd. Imidlertid ser vi noe snedig - en ladning som er i ro i forhold til magneten vil ikke bli påvirket, mens en som er i fart, vil. Dersom en ladning i ro skulle blitt påvirket, ville det medført en endring i energien, noe vi ikke får til å gå opp. En ladning i fart imidlertid, kan endres på, ved å endre fartsretningen. Da forandres ikke energien, og regnskapet går opp.

 

 

Bruksområder for magnetfelt er bl.a. gravimetri (som kan brukes for å bestemme massene til partikler, bl.a.), kompassnåler, og ikke minst induksjonskretser. Det er nemlig sånn at ledere som beveger seg i et magnetfelt, eller som befinner seg i et magnetfelt som endrer styrke, vil skape en spenning. På samme måte vil en varierende spenning i en leder skape et magnetfelt. Dette utnyttes bl.a. i elmotorer, generatorer, transformatorer, høyttalere og mikrofoner, samt mye mer.

[JBlack]

Det meste er vel sagt, men la meg kommentere "Hva er det usynlige som kan skyve og trekke ting mot/fra seg?"

 

Dette usynlig er rett og slett en av universet fire fundamentale krefter. Disse er the strong force og the weak force som virker over veldig små avstander. Den sterke holder atomkjernen sammen, og den svake fører til bl.a radioaktivt nedbryting.

Så har vi den velkjente gravitasjonskraften, som er svak, men virker over lang avstand. Men vi merker mye til den fordi vi har masse masse som påvirker oss (hele jordkloden).

 

Og så er det den kraften som er årsaken til magnetisme, den elektromagnetiske kraften. Det er denne som benyttes i alt elektrisk og magnetisk. Denne kraften finnes i alle molekyler, fordi de er bygd opp av atomer som inneholder positive positroner og negative elektroner. Mange molekyler er ordnet slik at den elektriske ladningen ikke er gjevnt fordelt. Men i de fleste ting er slike molekyler ikke ordnet slik at de ikke trekker i samme retning. Men det er her magneter skiller seg ut. I magneter er så mange av molekylene ordnet i samme retning at den elektromagnetiske kraften fra alle disse molekylene trekker i samme retning.

 

Det er derfor oppvarming kan ødelegge en magnet. Oppvarming tilfører bevegelsesenergi til molekylene, og de flytter seg og den interne ordningen blir ødelagt.

 

I en magnetisert synål, så har en ytre elektromagnetisk kraft påvirket molekylene i synålen, slik at de er mer ordnet enn tidligere. Dermed vil den bli magnetisk. Men over tid så vil færre og færre molekyler være ordnet i samme retning, og magnetismen avtar.

[bfisk]

Blander du ikke litt begreper her, JBlack? Det er vanlig å snakke om elektriske krefter, magnetiske krefter, og elektromagnetisk stråling.

 

Dessuten er vel the strong/weak force kun nok en modell for hvordan verden fungerer. Vi kan beskrive, men vi vet ikke hvorfor.

[JBlack]

Blander du ikke litt begreper her, JBlack? Det er vanlig å snakke om elektriske krefter, magnetiske krefter, og elektromagnetisk stråling.

 

Dessuten er vel the strong/weak force kun nok en modell for hvordan verden fungerer. Vi kan beskrive, men vi vet ikke hvorfor.

Nei... elektriske krefter og magnetiske krefter er det samme, de er to sider av den elektromagnetiske kraften.

 

Elektromagnetisk stråling er et elektromagnetisk kraftfelt som sendes ut ved at vekslende elektromagnetisk felt induseres i antenna. Selve signalet kodes inn i vekslingen av feltet. Omtrent som lydbølger gjennom luft.

 

Modellen med de fire kreftene er så vidt jeg vet den eneste aktuelle modellen for tiden. Kjenner du til noen andre aktuelle/alternative modeller?

 

Man bruker relativitetsteorien i stor (kosmologisk) målestokkk, og den fungerer bra for å forutsi hvordan gravitasjon og rom-tid fungerer. I liten målestokk brukes kvantetoerier, og de evner å forutsi hvordan de tre andre kreftene fungerer sammen. Å binde sammen kvanteteori og relativitetsteori, hvordan alle de fire kreftene henger sammen, er så vidt jeg vet det store spørsmålet. Dette forsøker man på bl.a ved strengteorier.

[Gunfreak]

og for å gjøre alt enda mer difust, har vi streng teorien, som prøver å binne de fire kraftene sammen, og forene kvantemekaniken og klassisk fysikk.

[H4ngm4N]

@bfisk: Veldig bra forklart, skjønte det endelig

[ddd-king]

Nei... elektriske krefter og magnetiske krefter er det samme, de er to sider av den elektromagnetiske kraften.

 

Elektromagnetisk stråling er et elektromagnetisk kraftfelt som sendes ut ved at vekslende elektromagnetisk felt induseres i antenna. Selve signalet kodes inn i vekslingen av feltet. Omtrent som lydbølger gjennom luft.

Bra Bfisk

 

Må skyte meg inn her siden jeg ser noe som ikke stemmer helt.

 

Elektrisk kraft er ikke det samme som magnetisk kraft.

Elektrisk kraft er kraften mellom to ladde partikler, f.eks. elektroner og protoner.

 

Magnetisk kraft er vanskeligere å forklare. I MAXWELL's ligninger så ser vi en symmetri mellom elektrisk felt og magnetisk felt. Elektrisk felt har vi selv om ladde partikler er i ro. Magnetisk felt har vi kun når ved ladde partikler i bevegelse.

 

 

Elektromagnetisk bølger er noe annet igjen selv om det består av et magnetisk felt og et elektrisk felt BUNDET sammen i 90 grader.

Maxwell's ligninger beskriver bare hvordan EM bølger oppfører seg og propagere. Det er heller vanskelig å vite hvorfor det oppstår og hvorfor det er slikt.

[JBlack]

Bfisk, ddd-king, dere må huske å skille mellom de fundamentale kreftene (sterke,svkae,elektromagnetiske og gravitasjon) og andre krefter som er resultatet (elektrisk, magnetisk, mekanisk osv.).

 

Både elektrisk og magnetisk kraft er et resultat av den elektromagnetiske kraften.

 

Magnetisk felt har vi kun når ved ladde partikler i bevegelse.

Som i en statisk magnet?

 

Ikke at jeg kan maxwells likninger i hodet, så jeg skal ikke være påståelig. Men det høres direkte feil ut.

[bfisk]

Takk for skryt, og takk for konstruktive innspill fra JBlack. Jeg er ingen ekspert på området, og skal tråkke forsiktig.

 

Uansett er det én fundamental ting som står over alt, som er uendelig viktig å huske på: ingenting kan bevises absolutt. Beviser må nødvendigvis bygge på postulater, som igjen må kunne bevises. Altså vil ethvert bevis være avhengig av sine postulater, og med mindre vi har en sirkeldefinisjon, vil altså ethvert bevis vært feilbarlig.

 

Fysikere i dag vet ikke hvorfor eller hvordan kreftene virker. Krefter, såvel som kvarker, kvanter og andre fancy ord, er noe vi mennesker har laget oss for å beskrive det verdensbildet vi oppfatter.

 

Fordi om vi har teorier om hvordan og hvorfor ting fungerer, skal vi huske på at vi aldri kan vite, og at teoriene kun er forsøk på å beskrive, ikke å forklare.

[ddd-king]

Må være enig med at JBlack gir konstruktiv kritikk samtidig som han holder en hyggelig tone. Det er bra

 

skal se om jeg husker Maxwell's ligninger

 

1) Grad * E = rho/emf

2) Grad * B = 0

3) Curl x H = J + d(D)/dt

4) Curl x E = - d(B)/dt

 

Ser vi på ligning 1) så kan vi ha et E felt ved et overskudd av ladninger. rho er ladning per volumenhet.

 

Ligning 2) sier at B feltet kan ikke strømme ut fra noen volumenheter uten å komme tilbake dit en tid senere.

 

ligning 3) sier at vi har et magnetisk felt når det går en strøm J. I tilleg til det har vi et magnetisk felt hvis det skjer en endring i den elektriske feltstyrken. D = emf * E der emf er dem permeabiliteten (tror det er slik det skrives)

 

ligning 4) sier at vi får et elektrisk felt ved en tidsendring i den magnetiske feltstyrken.

 

Vi ser altså symmetrier her, men det er ikke symmetri mellom ligning 1) og 2)

 

Det var det jeg mente over

[834HF42F242]

For å se mer "filosofisk" på det:

 

Alle krefter er her i de formene vi kjenner fordi alle partikler er spredd ut av null i alle forskjellige retninger. Null erlik det vi hadde før The Big Bang. Energien vil tilbake til utgangspunktet. Slik fungerer gravitasjonskraften. Der hvor det finnes store ansamlinger med masse, ønsker massen å gå mot senter. Magnetisme er også noe av de som er flyttet på i forhold. Magneten trekker til seg ting som tidligere er skjøvet bort ved hjelp av energi (Henviser til en av forklaringene lenger oppe i tråden). Utgangspunktet blir det samme for all energi. Alt vil tilbake til noe som er skjøvet fra i forhold, til syvende og sist mot null.

 

Edit: Like poler som skyves fra hverandre møtes i andre enden av sirkelen hvis vi ser stort på det. Alt er altså opphevelig i null uansett retninger...

Endret 16. mars 2005 av anth

[JBlack]

Jeg kom over denne siden:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase.../magcon.html#c1

 

Gir veldig bra oversikt over forskjellige konsept.

 

Slik jeg forsto det herfra så krever ikke det magnetiske feltet noen form for bevegelse. Men magnetisk kraft er et resultat av en ladning i bevegelse innenfor feltet.

 

Virker uansett fortsatt ikke riktig på meg. Dersom man har en statisk magnet ved siden av en metallbit, så vil jo metallet trekkes mot magneten. Helt klart en magnetisk kraft i arbeid der. Men hvor er ladningen i bevegelse? Er det elektronene i metallet som svirrer rundt? Eller er det noe annet?

 

F=qv * B

F = qvB * sin theta

 

F - force

q - charge

v - velocity

B - magnetic field

theta - vinkel mellom felt og bevegelse

 

(Underline = vector)

Endret 16. mars 2005 av JBlack

[bfisk]

For en partikkel gjelder F=qvb. For en leder i et magnetfelt gjeder F=IlB.

[Huscht]

Litt skummlesing i postene over her, så jeg beklager om dette er tatt opp før. Har regnet litt på magnetiske krefter og slikt tidligere, men har et spørsmål jeg ikke har svar på selv:

 

Hvor kraftig kan en magnet bli? Finnes det noen øvre grense...?

 

Hvis det, i teorien, er ubegrenset styrke på en magnet, så vil vel et medium bryte sammen om det plasseres i et krafig nok magnetfelt.. eller?

 

 

Edit: Liten omformulering

Endret 16. mars 2005 av Huscht

[834HF42F242]

Jorden er jo en veldig stor magnet med stor kraft...

[nord]

har ikke lest posten så langt, so here goes:

 

Mor har kjøpt en induksjonsovn, hvordan fungerer den?

Endret 16. mars 2005 av nord

[ddd-king]

Jeg kom over denne siden:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase.../magcon.html#c1

 

Gir veldig bra oversikt over forskjellige konsept.

 

Slik jeg forsto det herfra så krever ikke det magnetiske feltet noen form for bevegelse. Men magnetisk kraft er et resultat av en ladning i bevegelse innenfor feltet.

 

Virker uansett fortsatt ikke riktig på meg. Dersom man har en statisk magnet ved siden av en metallbit, så vil jo metallet trekkes mot magneten. Helt klart en magnetisk kraft i arbeid der. Men hvor er ladningen i bevegelse? Er det elektronene i metallet som svirrer rundt? Eller er det noe annet?

 

F=qv * B

F = qvB * sin theta

 

F - force

q - charge

v - velocity

B - magnetic field

theta - vinkel mellom felt og bevegelse

 

(Underline = vector)

Jeg er nemlig ikke sikker på dette. Som i mange sammenhenger, kan jeg bare beskrive noe matematisk uten å vite nøyaktig hvorfor det er slik. Må nok studeres nærmere for å finne ut svaret, men tid er begrensningen.

 

Jeg tror disse domenene dannes ved atomene har et overskuddsspinn. Og i en stavmagnet så er disse spinnene ordnet slik netto spinn er mye mer i en bestemt retning.