Magneetit ovat nykyajan laulamattomia sankareita. Useimmat ihmiset eivät kuitenkaan oikein ymmärrä, mistä magneetit on tehty ja miten ne edes toimivat. Kyse on siitä, että tiedämme vain, että magneetit vetävät puoleensa rautaa ja nikkeliä. Magneeteilla on kuitenkin hyvin mielenkiintoinen alkuperä, ja niitä voidaan pitää sähkömagneettisen voiman fysikaalisena ilmentymänä.
Kaikki magneetit koostuvat metallien ryhmästä, jota kutsutaan ferromagneettisiksi metalleiksi. Näitä metalleja ovat esimerkiksi nikkeli ja rauta. Jokaisella näistä metalleista on erityisominaisuus, että ne voidaan magnetoida tasaisesti. Kun kysymme, miten magneetti toimii, kysymme yksinkertaisesti, miten magneetiksi kutsumamme esine saa aikaan magneettikenttänsä. Vastaus on itse asiassa varsin mielenkiintoinen.
Jokaisessa materiaalissa on useita pieniä magneettikenttiä, joita kutsutaan domeeneiksi. Useimmiten nämä domainit ovat toisistaan riippumattomia ja suuntautuvat eri suuntiin. Voimakas magneettikenttä voi kuitenkin järjestää minkä tahansa ferromagneettisen metallin domeenit niin, että ne kohdistuvat toisiinsa muodostaen suuremman ja voimakkaamman magneettikentän. Näin useimmat magneetit valmistetaan.
Magneettien suurin ero on siinä, ovatko ne pysyviä vai tilapäisiä. Väliaikaiset magneetit menettävät suuremman magneettikenttänsä ajan myötä, kun domainit palaavat alkuperäiseen asentoonsa. Yleisin tapa, jolla magneetteja valmistetaan, on kuumentamalla ne Curie-lämpötilaansa tai sen yli. Curie-lämpötila on lämpötila, jossa ferromagneettinen metalli saa magneettiset ominaisuudet. Ferromagneettisen materiaalin kuumentaminen tiettyyn lämpötilaansa tekee siitä jonkin aikaa magneettisen. Sen kuumentaminen tämän pisteen yläpuolella tekee magneettisuudesta pysyvää. Ferromagneettiset materiaalit voidaan myös luokitella pehmeisiin ja koviin metalleihin. Pehmeät metallit menettävät magneettikenttänsä ajan myötä magnetoinnin jälkeen, kun taas kovat metallit ovat todennäköisiä ehdokkaita muuttumaan kestomagneeteiksi.
Eivät kaikki magneetit ole ihmisen tekemiä. Joitakin magneetteja esiintyy luonnossa luonnostaan, kuten lodestone. Tätä mineraalia käytettiin muinoin ensimmäisten kompassien valmistukseen. Magneeteilla on kuitenkin muitakin käyttötarkoituksia. Kun magneettisuuden ja sähkön välinen yhteys löydettiin, magneetit ovat nykyään tärkeä osa jokaista olemassa olevaa sähkömoottoria ja turbiinia. Magneetteja on käytetty myös tietokoneiden tietojen tallentamiseen. Nykyään on olemassa kiintolevytyyppi, jota kutsutaan solid state drive -asemaksi ja jonka avulla tietoja voidaan yhä tehokkaammin tallentaa tietokoneisiin.
Olemme kirjoittaneet Universe Today -lehteen monia artikkeleita magneeteista. Tässä on artikkeli Maan magneettikentästä, ja tässä on artikkeli pylväsmagneetista.
Jos haluat lisää tietoa magneeteista, tutustu NASAn keskusteluun magneeteista, ja tässä on linkki artikkeliin magneettikentistä.
Olemme myös nauhoittaneet kokonaisen jakson Astronomy Cast -ohjelmasta, joka käsitteli magnetismia. Kuuntele täältä, jakso 42: Magnetismi kaikkialla.