En magnet är ett föremål som har ett magnetfält och drar till sig järn, nickel och kobolt. Varje magnet har en nordpol och en sydpol. Lika poler stöter bort varandra och olika poler dras till varandra. En permanentmagnet behåller sin magnetism av sig själv. En elektromagnet är en spole med järnkärna som bara är magnetisk när ström går genom den. Den kan därför slås av och på.
Magneter finns i kylskåpsdörrens list, i högtalare, elmotorer, hårddiskar och magnetkameror. Här förklarar vi var magnetismen kommer ifrån, varför vissa metaller är magnetiska och hur du bygger en egen elektromagnet. Du får också veta varför neodymmagneter kan vara farliga.
Vad är en magnet?
Magnetism uppstår när elektroner rör sig. Varje elektron fungerar som en liten magnet. I de flesta ämnen pekar de små magneterna åt alla håll och tar ut varandra. I järn, nickel och kobolt kan de i stället rikta in sig i samma riktning inom små områden som kallas domäner. När domänerna i sin tur pekar åt samma håll blir hela föremålet en magnet.
Magnetfältet går ut ur nordpolen och in i sydpolen. Du kan se fältlinjerna själv genom att lägga ett papper över en magnet och strö järnfilspån på pappret. Spånen ordnar sig i bågar mellan polerna.
Är järn magnetiskt?
Järn är ferromagnetiskt. Det dras till magneter och kan själv bli magnetiskt. Vanligt järn är ändå sällan en magnet av sig själv, eftersom domänerna pekar åt olika håll. Lägger du en spik mot en magnet riktas domänerna in så att spiken blir tillfälligt magnetisk.
Mjukt järn tappar magnetismen så fort magneten tas bort. Härdat stål behåller den bättre. Därför kan stål magnetiseras till en permanentmagnet. Rostfritt stål av den vanligaste typen i diskbänkar är i regel inte magnetiskt, eftersom legeringen har en annan kristallstruktur.
Olika typer av magneter
| Typ | Styrka | Används i |
|---|---|---|
| Ferritmagnet | Måttlig, billig | Kylskåpsmagneter, högtalare, enkla motorer |
| Neodymmagnet | Starkast som finns att köpa | Elbilsmotorer, vindkraftverk, hörlurar, hårddiskar |
| Samarium-koboltmagnet | Stark och värmetålig | Motorer i heta miljöer, flyg och rymd |
| Elektromagnet | Beror på ström och varvtal | Reläer, lyftmagneter, magnetkameror |
Neodymmagneter
Neodymmagneter består av neodym, järn och bor. De utvecklades oberoende av varandra 1984 av General Motors och japanska Sumitomo. Per volym kan de lagra ungefär 18 gånger så mycket magnetisk energi som en ferritmagnet. En liten neodymmagnet kan därför hålla överraskande tunga föremål.
Styrkan gör dem farliga. Om ett barn sväljer flera små magneter kan de dra till sig varandra genom tarmväggarna och orsaka allvarliga skador. Två stora magneter som slår ihop kan klämma fingrar och splittras, så att flisor flyger. Förvara starka magneter utom räckhåll för barn och håll dem borta från pacemakrar.
Mer om grundämnet finns på sidan om neodym.
Elektromagneten
År 1820 upptäckte den danske fysikern Hans Christian Ørsted att en elektrisk ström skapar ett magnetfält. Engelsmannen William Sturgeon byggde den första elektromagneten 1824. Den var en hästskoformad järnkärna lindad med omkring 18 varv koppartråd. Amerikanen Joseph Henry förbättrade konstruktionen från 1830 och framåt genom att linda isolerad tråd i tusentals varv.
En elektromagnet är en spole med en järnkärna. Strömmen ger ett magnetfält i spolen som järnet förstärker kraftigt. Ju fler varv och ju högre ström, desto starkare magnet. Bryts strömmen försvinner magnetismen nästan helt. Hur spolen fungerar förklaras på sidan om spolen.
Där används elektromagneter
- Reläer och kontaktorer, där en liten ström styr en kontakt.
- Elmotorer och generatorer.
- Högtalare och hörlurar.
- Dörrklockor och elektriska lås.
- Lyftmagneter på skrotupplag.
- Magnetkameror på sjukhus, där spolarna är supraledande.
Göra egna magneter
Magnetisera en spik
Stryk en magnet längs en stålspik eller en synål, alltid i samma riktning och flera gånger. Domänerna i stålet riktas in och spiken blir en svag magnet. Lägger du en magnetiserad synål på ett flytande löv i en skål vatten vrider den sig mot norr som en kompass.
Bygg en elektromagnet
- Ta en stor järnspik och några meter isolerad koppartråd.
- Linda tråden tätt runt spiken, gärna i flera lager och alltid åt samma håll.
- Skala ändarna och koppla dem till ett 1,5 V-batteri.
- Prova att lyfta gem med spiken. Fler varv ger en starkare magnet.
Koppla bara in batteriet en kort stund åt gången. Tråden kortsluter i princip batteriet och blir varm. Använd aldrig vägguttaget eller laddare som strömkälla.
Jordens magnetfält
Jorden är själv en magnet, eftersom rörelser i den flytande järnrika yttre kärnan skapar ett magnetfält som omger hela planeten. Det skyddar oss mot laddade partiklar från solen och ger upphov till norrsken när partiklarna ändå når in i atmosfären.
Kompassens nål är en liten magnet. Dess nordpol pekar mot jordens magnetiska pol i norr, som magnetiskt sett är en sydpol. Den magnetiska polen sammanfaller inte med den geografiska nordpolen utan flyttar sig med tiden.
Curietemperaturen
Värms en magnet tillräckligt förlorar den sin magnetism. Temperaturen kallas Curietemperatur efter fysikern Pierre Curie.
| Material | Curietemperatur |
|---|---|
| Kobolt | 1 130 °C |
| Järn | 770 °C |
| Magnetit | 585 °C |
| Neodymmagnet | 310 till 400 °C |
| Nickel | 354 °C |
Magnetit är för övrigt den malm som bryts i Kiruna och Malmberget. Mer om metallerna finns på sidorna om järn, kobolt och nickel.
Vanliga frågor om magneter
Vilka metaller är magnetiska?
Järn, nickel och kobolt samt legeringar av dem. Några sällsynta jordartsmetaller, som gadolinium, är magnetiska vid låga temperaturer. Aluminium, koppar, guld och silver dras inte till magneter.
Kan en magnet tappa sin kraft?
Ja, om den värms upp, utsätts för kraftiga slag eller placeras i ett starkt motriktat magnetfält. Under normala förhållanden behåller en modern permanentmagnet sin styrka i många år.
Vad är skillnaden mellan en magnet och en elektromagnet?
En permanentmagnet är alltid magnetisk. En elektromagnet är bara magnetisk så länge ström går genom den. Styrkan på en elektromagnet går att reglera med strömmen.
Källor
- Wikipedia: Electromagnet (Ørsted 1820, Sturgeon 1824, Henry)
- Wikipedia: Neodymium magnet
- Wikipedia: Curie temperature
Senast uppdaterad