Je hliník magnetický?

Mnoho lidí je překvapeno, když se magnet na hliník nepřichytí. Mohou si dokonce myslet, že je něco špatně s magnetem nebo s kovem. Toto chování má však svůj důvod.

Hliník není magnetický tak, jak většina lidí chápe magnetismus. Nepřitahuje magnety, protože není feromagnetický, ale naopak je slabě paramagnetický.

Většina lidí nikdy nepřemýšlí o různých typech magnetismu. Pochopení toho, proč se hliník chová tak, jak se chová, však začíná tím, že pochopíte, co vlastně znamená slovo "magnetický".

Proč se magnety nelepí na hliník?

Většina lidí si myslí, že všechny kovy jsou magnetické. Vezmou magnet na ledničku, zkusí ho přiložit na hliník a nic se nestane. To způsobuje zmatek.

Magnety se na hliník nelepí, protože není feromagnetický. Feromagnetismus je vlastnost, díky níž magnety přilnou k materiálům, jako je železo.

Hliník se skládá z atomů, jejichž elektrony jsou uspořádány tak, že nepodporují silné magnetické vyrovnání. Tím se liší od feromagnetických kovů, kde se mnoho elektronů uspořádá ve stejném směru, což vytváří silné magnetické pole. Proto se magnet snadno přichytí k železu, ale ne k hliníku.

Přestože je hliník kov, nemá správnou atomovou strukturu pro feromagnetismus. Spadá do kategorie zvané "paramagnetický". To znamená, že slabě reaguje na magnetické pole, ale ne natolik, aby se k němu magnety přichytily.

Porovnání typů magnetismu

Porovnejme tři základní typy magnetismu, abychom pochopili, kam patří hliník:

Hliník je paramagnetický. To znamená, že v přítomnosti silného magnetického pole se jeho elektrony snaží vyrovnat, ale jen mírně a dočasně.

I v tomto případě je účinek tak slabý, že neucítíte žádný tah ani neuvidíte žádný pohyb magnetu. Proto magnety sklouzávají z hliníku, jako by tam nic nebylo.

Může se hliník stát magnetickým za jakýchkoli podmínek?

Lidé se někdy ptají, zda by se hliník nemohl nějakým způsobem stát magnetickým - možná díky léčbě, elektřině nebo extrémnímu prostředí.

Hliník se nemůže stát trvale magnetickým za normálních ani extrémních podmínek. V silných polích může vykazovat slabé magnetické vyrovnání, ale po odstranění pole tento efekt okamžitě zmizí.

V laboratorních podmínkách jsem viděl, že hliník může vykazovat známky magnetizace, pokud je vystaven vysokým magnetickým polím. To se však velmi liší od toho, že se zmagnetuje jako magnet na ledničku nebo permanentní magnet.

Je to dočasný účinek. Jakmile pole zmizí, materiál se vrátí do nemagnetického stavu.

Tento druh dočasné reakce nazýváme "indukovaný paramagnetismus". Jinými slovy, hliník vykazuje magnetické chování pouze uvnitř magnetického pole. Nemůže si toto chování udržet.

Když se hliník zdá být magnetický

Existují případy, kdy si lidé myslí, že se hliník stává magnetickým:

• Elektromagnetická indukce: Když se hliník pohybuje v magnetickém poli (nebo naopak), může vytvářet proudy, které se nazývají vířivé proudy. Ty mohou vytvářet magnetické efekty.
• Nízké teploty: Paramagnetismus se při nižších teplotách mírně zesiluje, ale ne natolik, aby se hliník stal skutečně magnetickým.
• Silná magnetická pole: Účinek je měřitelný v laboratorních přístrojích, ale ne ručně.

Přesto žádný z těchto scénářů nečiní hliník magnetickým tak, jak to lidé obvykle myslí. V okamžiku, kdy tyto podmínky přestanou platit, hliník magnetické chování ztratí.

Jak reaguje hliník na silné magnetické pole?

Někteří lidé si možná myslí, že hliník na magnety vůbec nereaguje, ale není to pravda.

Hliník vykazuje slabé paramagnetické chování v silných magnetických polích. Dočasně vyrovnává některé své elektrony, ale tento efekt není trvalý.

Pokud umístím kus hliníku do silného magnetického pole, jaké vytváří například přístroj magnetické rezonance nebo průmyslový elektromagnet, některé jeho elektrony mírně změní svou orientaci. Tento jev se nazývá vyrovnání s magnetickým polem.

Tato reakce je však slabá a po vyjmutí magnetu okamžitě zmizí. Na rozdíl od železa nebo niklu hliník nezůstává zmagnetizovaný ani se sám od sebe nemagnetizuje.

Klíčové charakteristiky

Podívejme se, jak se hliník chová:

• Lineární odezva: Magnetický účinek roste přímo úměrně se silou magnetického pole.
• Žádný zachovaný magnetismus: Jakmile vnější pole zmizí, hliník se vrátí do normálu.
• Nelze zjistit rukou: Ke zjištění změn potřebujete citlivé přístroje.
• Žádné magnetické domény: Hliník nemá oblasti se srovnanými atomy, které se vyskytují u magnetických kovů.

Srovnání magnetického chování

Proto se hliník často používá v elektronickém a vědeckém prostředí - neruší magnetické systémy. Ale v oborech, kde je přesnost kritická, je třeba brát v úvahu i malé magnetické chování.

Jaké praktické účinky má paramagnetismus hliníku?

Jedna věc je, že hliník je paramagnetický, ale má tento slabý magnetismus význam v reálném světě?

Paramagnetismus hliníku má ve většině každodenních aplikací malý vliv, ale stává se důležitým ve vědeckých přístrojích a vysoce přesných magnetických prostředích.

Většina lidí si magnetismu hliníku vůbec nevšimne. Ve stavebnictví, při výrobě obalů, nádobí a v dopravě se hliník chová jako nemagnetický materiál. Proto se používá v mnoha průmyslových odvětvích.

Ve vysoce přesných oborech, jako jsou přístroje MRI, magnetické levitační systémy nebo laboratoře částicové fyziky, je však třeba brát v úvahu paramagnetismus hliníku. Může mírně měnit magnetická pole nebo drobně reagovat, pokud je umístěn v citlivých přístrojích.

Na čem záleží

I když je tento efekt malý, je díky předvídatelnosti reakce hliníku užitečný. Inženýři mohou přesně vypočítat, jak se bude hliník chovat, což je v laboratořích velmi důležité.

Závěr

Hliník není magnetický v běžném slova smyslu. Nepřitahuje magnety ani se nemagnetizuje. Místo toho je slabě paramagnetický - mírně reaguje na silná magnetická pole, ale pouze v době, kdy je pole přítomno. Díky tomu je užitečné jak v běžném, tak v pokročilém technickém prostředí.