Magnetizam je pojava kojom opisujemo privlačnu ili odbojnu silu između magneta i sličnih feromagnetskih materijala . Ovaj fenomen poznat je već hiljadama godina . Reč magnetizam potekla je od reči magnezija, što je naziv za regiju u antičkoj Maloj Aziji, gde su pronađeni delići rude Fe3O4 (magnetit) koji privlače druge metalne predmete.

Postoji legenda koja kaže da se pastir u blizini mesta Magnezija, dok je čuvao stado, popeo na brdo. Prilikom penjanja koristio je štap sa metalnim vrhom. Jednoga dana dotakao je kamen vrhom štapa i primetio je da je štap ostao prilepljen za kamen. Ponovio je to više puta, a štap se uvek lepio za kamen. Saopštio je to ljudima u svom selu. U blizini ovog mesta živeo je Tales, grčki filozof. Kada je Tales otkrio ovu pojavu, počeo je da je ispituje. On je osim ove pojave ispitivao i ćilibar. Ne zna se pouzdano da li ga je ovo navelo da otkrije pojavu elektriciteta, ali on je primetio razliku između ćilibara i magnetita. Magnetit je privlačio samo gvozdene predmete pri tome ga nije trebalo trljati, dok je ćilibar privlačio lakše predmete, ali samo posle trljanja. Na kraju, u to vreme Tales nije mogao utvrditi koji je uzrok ovih pojava, ali ih je zapisao i opisao svoja zapažanja, tako da su ljudi i posle njega mogli da ih proučavaju.

magnetizam_1
zemljin magnetizam

Ključni momenat za nauku o magnetizmu desio se početkom XIX veka, kada je francuski fizičar i astronom Arago uočio da gvozdeni predmeti postaju namagnetisani u blizini mesta gde je udario grom, a veza izmedu magnetnih pojava i električne struje utvrđena je sa sigurnošću tek eksperimentima danskog fizičara Ersteda (Hans Christian Øersted, 1777 –1851) 1820. godine.

Naša planeta poseduje slabo magnetno polje, ali dovoljno da može da se koristi za navigaciju. Magnetni polovi Zemlje su bliski geografskim polovima i stoga su pouzdani za grubu navigaciju, a vekovima su predstavljali glavni način za snalaženje moreplovaca. U ove svrhe se koristi kompas. Otkriće i prva upotreba kompasa vezuje se za drevne Kineze.

Magnetizirane stene bogate su rudom magnetit koja je po hemijskom sastavu gvožđe oksid (Fe3O4). U prirodi prvi je magnet nastao udarom munje, direktno u stenu ili u neposrednu blizinu stene bogate magnetitom, koja zbog svoje visoke struje, reda veličine 1.000.000 ampera, proizvedi snažno magnetno polje koje je namagnetiše.

Magneti se prema načinu nastanka dele na prirodne i veštačke.

Na krajevima magneta postoje različiti polovi. Severni pol (N) i južni pol (S) razlikuju se prema smeru i vrsti delovanja. Zato se magnet još naziva dipol. Istoimeni magnetni polovi se odbijaju, a raznoimeni privlače.

Oko atomskog  jezgra nalazi se veliki prostor po kojem kruže elektroni. Naboj koji se kreće stvara magnetno polje i to je jedan elementarni magnet. Ako su ti magneti okrenuti svaki na svoju stranu, onda je krajnji rezultat nulti magnetizam, kao što je to slučaj za većinu stvari. Takve svari nisu magneti. Ali u nekim metalima poput gvožđa grupe atoma slažu svoje polove u isti smjer. Kada se kroz metal propusti električna struja, svi se severni polovi okupe na jednoj, a južni na drugoj strani, te se tako dobije magnet. Svaki pojedinačni atom zbog kretanja elektrona ponaša kao mali zatvoreni provodnik sa strujom – mali magnetni dipol, odnosno atomski dipol koji ima svoju magnetnu osu. Magnetizam je posledica kretanja naelektrisanja.

Magnetno polje je prostor oko magneta u kome se oseća njegovo dejstvo magnetnom silom na tela koja ga okružuju. Jačina magnetnog polja opada sa povećanjem udaljenosti od magneta.

magnetni polovi
model magnetne indukcije

Magnetna indukcija je namagnetisavanje  (privlačenje)  tela u spoljašnjem magnetnom polju, bez neposrednog dodirivanja.

Delovanje magnetnog polja kroz prostor prikazuje se magnetnim linijama sile. Ove linije su zatvorene, izviru iz severnog pola a uviru u južni. Fizička veličina kojom se karakteriše magnetno polje u nekom stalnom magnetu zove se magnetna indukcija. To je vektorska veličina. Jedinica za merenje intenziteta u SI sistemu mera je tesla (T). Ova fizička veličina se takođe naziva i gustinom magnetnog fluksa ili kako se često kaže “jačina magneta”,  a pored tesla (T) takodje se koristi mera gauss (G).

 1 G = 10-4 T

10 G = 1 mT

Posebnu grupu tela u kojima se spoljašnje magnetno polje izuzetno pojačava čine feromagnetici. Magnetna svojstva feromagnetika nisu uslovljena samo strukturom atoma (molekula), već prvenstveno zavise od strukture kristalne rešetke, odnosno od rasporeda i uzajamne povezanosti čestica u kristalu. Dakle, usled kristalne strukture stvaraju se takvi uslovi u atomima, pod kojim elektroni u unutrašnjim nepopunjenim ljuskama mogu da zadrže istu orijentaciju i smer magnetnih momenata ako jednom budu dovedeni u takve položaje.

1907.godine Vajs je ustanovio da su feromagnetna svojstva tela tesno vezana sa postojanjem takozvanih domena. Domene čine posebne grupe atoma koji su tako raspoređeni jedan pored drugog da magnetni momenti njihovih elektrona imaju isti pravac i smer.

Formiranje domena može se objasniti na sledeći način: na malim rastojanjima magnetni momenti se orijentišu paralelno i u istom smeru zbog kvantno-mehanicke težnje ka paralelnoj orijentaciji, a preko određenog broja tih momenata (dimenzije domena) preovladava suprotna orijentacija, uslovljena makroskopski poznatom tendencijom ka minimumu energije. Sličnu pojavu treba zamisliti u prostoru da bi se dobila potpuna slika o formiranju domena u celom feromagnetnom telu.

Pri formiranju domena mnogi faktori igraju ulogu: mehaničko naprezanje u telu, temperatura, spoljašnja i unutrašnja magnetna polja i primese drugih tela. Svi ti faktori uslovljavaju veličinu domena kao i orijentaciju njihovih magnetnih momenata.

Prilikom zagrevanja stalnog magneta preko Kirijeve temperature, on gubi svoja magnetna svojstva.

Znači, zagrevanjem magneta do usijanja vrši se razbijanje kristalne rešetke usled čega se on razmagnetiše.

magnet