این نوشتار درباره مغناطیس است. برای دیدن موادی که میدان مغناطیسی درست میکنند آهنربا را ببینید. برای دیدن میدانهایی که ناشی از جریان و آهنربا است میدان مغناطیسی را ببینید.
مغناطیس واژهای است که برای نشان دادن پاسخ میکروسکوپی ماده به میدان مغناطیسی بکار میرود؛ و فاز مغناطیسی ماده را نسبت به این پاسخ دستهبندی مینماید. برای نمونه شناختهشدهترین فاز مغناطیس فرومغناطیس است که در آن ماده میدان پایدار مغناطیسی رادر خود ایجاد میکند. نیکل، کروم، آهن، گادولینیوم وآلیاژهایشان ازین دستهاند. البته همهٔ مواد پاسخی در برابر میدان مغناطیسی ار خود نشان میدهند. برخی مانند پارامغناطیس جذب میدان میشوند و برخی دیگر ماننددیامغناطیس از میدان رانده میشوند. برخی دیگر هم رفتارهای پیچیدهتری دارند. اثر میدان بر برخی مواد قابل چشمپوشی است که آنها را نامغناطیس مینامند. آلومینیوم،مس، آب و گازها ازین دستهاند.
یک ماده میتواند چندین فاز (حالت) مغناطیسی را دارا باشد زیرا دما، فشار و شدت میدان بر فاز (یا همان حالت) مغناطیسی تاثیرگذار است.
نوشتار اصلی پیشینهٔ مغناطیس
ارسطو و طالس را میتوان نخستین کسانی دانست که دربارهٔ مغناطیس گفتگو داشتهاند. البته در همین زمان (۶۰۰ پیش از میلاد) پزشک بنام هندی سوشروتا، آهنربا رادر جراحی بکار میبردهاست.
در نوشتهای در سده چهارم پیش از میلاد در چین از نوعی سنگ آهنربا صحبت شدهاست. همچنین در نوشتههای چینی بین سالهای ۲۰ تا ۱۰۰ پس از میلاد نیز آمده که این گونه سنگ سوزن را میرباید. شنکوا دانشمند برجستهٔ چینی (۴۱۰ تا ۴۷۴ خورشیدی) نخستین کسی بود که به ویژگی جهتدار بودن میدان در سوی شمال حقیقی/موقت درستارهشناسی پی برد و قطبنما را ساخت.
الکساندر نکام دانشمند انگلیسی نخستین اروپایی بود که در سال ۵۶۶ خورشیدی(۱۱۸۷ میلادی) به شرح مغناطیس پرداخت. در ۶۴۸ خ (۱۲۶۹ میلادی) پیر پلرین دمریکورتنخستین مقاله در شرح ویژگیهای آهنربا را نوشت. اشرف دانشمند یمنی ۱۳ سال پس از آن به بررسی ویژگیهای آهنربا و قطبنما پرداخت.
در ۹۷۹ خ (۱۶۰۰ م) ویلیام گیلبرت نمونهای از کره زمین بنام ترلا ساخت و با آن اثبات کرد که زمین خود سرچشمه نیروی مغناطیس است (پیش ازین باور این بود که سرچشمه نیروی مغناطیسی ستاره قطبی است)
رابطهٔ الکتریسیته و مغناطیس بوسیلهٔ اورستد دانمارکی در سال ۱۱۹۸ خ با دیدن انحراف قطبنما در نزدیکی جریان بطور اتفاقی اثبات شد. آمپر فارادی و گوس این موضوع را پیگیری کردند. ماکسول با معادلات خود رابطه بین مغناطیس الکتریسیته اپتیک را در قالب الکترومغناطیس ارایه داد. انیشتن قانون نسبیت ویژه را در دستگاه مرجع لختپیشنهاد داد.
الکترومغناطیس همچنان در کنار نظریههایی مانند نظریه گاج، الکترودینامیک کوانتومی،خط فاصله، مدل استاندارد (ذرات بنیادی) به پیشرفتش ادامه میدهد.
همچنین ببینید: ممان مغناطیسی
در مقیاس کلان رابطه بین ممان زاویهای و مغناطیس بوسیلهٔ اثر انیشتن-دهاس (چرخش با مغناطیسی کردن) و اثر بارنت (مغناطیسی شدن با چرخش) بیان میشود.
در مقیاس خرد این رابطه با نسبت ژیرومغناطیس (نسبت ممان مغتاتیسی به ممان زاویهای) بیان میشود.
مغناطیس دارای دو سرچشمهاست:
× جریان الکتریکی (بطور کلی بار الکتریکی) که میدان پدید میآورد. (روابط ماکسول را ببینید)
× بسیاری از ذرات ممانهای مغناطیسی ذاتی (اسپین) دارند (همانطور که هر ذرهای جرمو بار دارد، ممان مغناطیسی هم دارد که میتواند صفر باشد)
در مواد مغناطیسی سرچشمهٔ مغناطیس چرخش اربیتالی زاویهای الکترون به دور هستهو همچنین ممان ذاتی خود الکترون است (ببینید: ممان دوقطبی مغناطیسی الکترون). سرچشمههای دیگری نیز وجود دارند که کم اهمیتترند مانند ممان مغناطیسی هسته که هزار بار کم اثرتر از اثر الکترون است.
الکترونها آرایشی دارند که ممانهایشان همدیگر را خنثی میکنند بدین گونه که ممانهای با علامت مخالف باهم جفت میشوند (بر اساس اصل طرد پاولی. ببینید:پیکرهبندی الکترون) یا زیرلایههای الکتروتی پر میشوند. اگر پیکرهبندی الکترون به گونهای باشد که لایههای الکترونی پر نشوند یا الکترون جفتنشده وجود داشته باشد، جهتگیری اتفاقی الکترون باز هم اثر مغناطیسی را خنثی میکنند.
گرچه که گاهی (بطور ناگهانی یا با کاربرد میدان بیرونی) ممانها همسو شده و میدان مغناطیسی پدیدار میگردد.
رفتار مغناطیسی ماده وابسته به ساختار ماده (بویژه پیکرهبندی الکترون) و دما میباشد (در دمای بالاتر همسو شدن ممانها سختتر است).
که به پژوهش درین زمینه میپردازد. به میدان تولیدی بوسیله اندامگان بیومغناطیسمیگویند.
ادامه مطلب...
