Магнитен ли е алуминият?

Много хора са изненадани, когато магнит не се залепи за алуминий. Те дори си мислят, че нещо не е наред с магнита или с метала. Но има причина за това поведение.

Алуминият не е магнитен по начина, по който повечето хора разбират магнетизма. Той не привлича магнити, защото не е феромагнитен, а е слабо парамагнитен.

Повечето хора никога не се замислят за различните видове магнетизъм. Но разбирането на това защо алуминият се държи по този начин започва с разбирането на това какво всъщност означава "магнетичен".

Защо магнитите не се залепват за алуминий?

Повечето хора смятат, че всички метали са магнитни. Взимат магнит за хладилник, опитват го върху алуминий и нищо не се случва. Това води до объркване.

Магнитите не се залепват за алуминия, защото той не е феромагнитен. Феромагнетизмът е свойството, което кара магнитите да залепват за материали като желязото.

Алуминият е съставен от атоми, чиито електрони са подредени по такъв начин, че не поддържат силно магнитно подреждане. Това е различно от феромагнитните метали, при които много електрони се подреждат в една и съща посока, създавайки силно магнитно поле. Ето защо магнитът лесно се залепва за желязото, но не и за алуминия.

Въпреки че алуминият е метал, той няма подходяща атомна структура, за да поддържа феромагнетизма. Той попада в категория, наречена "парамагнитен". Това означава, че реагира слабо на магнитни полета, но не достатъчно, за да могат магнитите да се залепват за него.

Сравняване на видовете магнетизъм

Нека да сравним три основни вида магнетизъм, за да разберем къде е мястото на алуминия:

Алуминият е парамагнитен. Това означава, че в присъствието на силно магнитно поле електроните му ще се опитат да се подредят, но само леко и временно.

Дори и тогава ефектът е толкова слаб, че няма да усетите никакво привличане или да видите каквото и да е движение от магнита. Ето защо магнитите се плъзгат по алуминия, сякаш там няма нищо.

Може ли алуминият да стане магнитен при всякакви условия?

Понякога хората се чудят дали алуминият не може да се превърне в магнитен по някакъв начин - може би чрез обработка, електричество или екстремни условия.

Алуминият не може да стане трайно магнитен при нормални или екстремни условия. Той може да покаже слабо магнитно подреждане в силни полета, но ефектът изчезва незабавно, когато полето се премахне.

В лабораторни условия съм виждал, че алуминият може да прояви признаци на намагнитване, когато е изложен на високи магнитни полета. Но това е много различно от превръщането в магнит като магнит за хладилник или постоянен магнит.

Това е временен ефект. След като полето изчезне, материалът се връща към немагнитното си състояние.

Този вид временна реакция наричаме "индуциран парамагнетизъм". С други думи, алуминият проявява магнитно поведение само докато се намира в магнитното поле. Той не може да запази това поведение.

Когато алуминият изглежда магнитен

Има случаи, в които хората смятат, че алуминият става магнитен:

• Електромагнитна индукция: Когато алуминий се движи в магнитно поле (или обратно), той може да предизвика токове, наречени вихрови токове. Те могат да създадат магнитни ефекти.
• Ниски температури: Парамагнетизмът става малко по-силен при по-ниски температури, но не достатъчно, за да направи алуминия истински магнитен.
• Силни магнитни полета: Ефектът е измерим с лабораторно оборудване, но не и ръчно.

Въпреки това нито един от тези сценарии не прави алуминия магнетичен по начина, по който хората обикновено го имат предвид. В момента, в който тези условия спрат, алуминият губи магнитното си поведение.

Как реагира алуминият на силни магнитни полета?

Някои хора може да си мислят, че алуминият изобщо не реагира на магнити, но това не е вярно.

Алуминият показва слабо парамагнитно поведение в силни магнитни полета. Той временно подрежда някои от електроните си, но ефектът не е постоянен.

Ако поставя парче алуминий в силно магнитно поле, например такова, каквото се създава от машина за ядрено-магнитен резонанс или промишлен електромагнит, някои от електроните му леко ще променят ориентацията си. Този ефект се нарича подравняване с магнитното поле.

Но тази реакция е слаба и изчезва веднага след отстраняване на магнита. За разлика от желязото или никела, алуминият не остава намагнетизиран и не става магнитен сам по себе си.

Основни характеристики

Нека да разгледаме поведението на алуминия:

• Линейна реакция: Магнитният ефект се увеличава директно със силата на магнитното поле.
• Не Запазен магнетизъм: След като външното поле изчезне, алуминият се връща в нормално състояние.
• Не може да се открие с ръка: Необходими са чувствителни инструменти, за да се открият промените.
• Няма магнетични домейни: Алуминият няма области от подредени атоми, каквито се наблюдават при магнитните метали.

Сравнение на магнитното поведение

Ето защо алуминият често се използва в електронна и научна среда - той не пречи на магнитните системи. Но в областите, в които точността е от решаващо значение, трябва да се вземат предвид дори малки магнитни въздействия.

Какви практически ефекти има парамагнетизмът на алуминия?

Едно е да знаете, че алуминият е парамагнитен - но има ли значение този слаб магнетизъм в реалния свят?

Парамагнетизмът на алуминия има малък ефект в повечето ежедневни приложения, но става важен в научните инструменти и високопрецизните магнитни среди.

Повечето хора изобщо няма да забележат магнетизма на алуминия. В строителството, опаковките, съдовете за готвене и транспорта алуминият се държи като немагнитен материал. Ето защо се използва в толкова много индустрии.

Но в областите с висока прецизност, като например апаратите за ядрено-магнитен резонанс, системите за магнитна левитация или лабораториите по физика на частиците, парамагнетизмът на алуминия трябва да се вземе предвид. Той може леко да променя магнитните полета или да реагира по малък начин, когато се поставя в чувствителни инструменти.

Къде е важно

Въпреки че ефектът е незначителен, предсказуемостта на реакцията на алуминия го прави полезен. Инженерите могат да изчислят точно как ще се държи алуминият, което е от решаващо значение в лабораториите.

Заключение

Алуминият не е магнитен в обикновения смисъл на думата. Той не привлича магнити и не се намагнитва. Вместо това той е слабо парамагнитен - реагира слабо на силни магнитни полета, но само докато полето е налице. Това го прави полезен както в ежедневието, така и в съвременни технически среди.