Již víme, že magnety působí jen na tělesa z některých látek, především ze železa. Příčinu magnetických vlastností látek můžeme hledat v uspořádání jejich elektronových obalů. V obalech atomů se nachází elektrony, které se pohybují a vytváří kolem sebe magnetické pole. Tato elementární pole jednotlivých elektronů se skládají a vytvářejí výsledné magnetické pole atomu. Pokud se elementární magnetická pole jednotlivých elektronů navzájem vyruší, atom nejeví navenek magnetické vlastnosti. Pokud se nevyruší, chová se atom navenek jako malý magnet.
Fyzikální veličina, která charakterizuje látku z hlediska působení magnetického pole, se nazývá relativní permeabilita prostředí $ µ_r $
V tabulce jsou uvedené relativní permeability některých látek.
Diamagnetické Látky | µr ˂ 1 | Paramagnetické látky | µr ˃ 1 | Feromagnetické látka | µr ˃˃ 1 |
Bismut | 0,999840 | Paladium | 1,000690 | železo | až 5800 |
Zlato | 0,999966 | Platina | 1,000270 | nikl | až 1120 |
Stříbro | 0,999975 | Hliník | 1,000022 | ||
Zinek | 0,999988 | Mangan | 1,0010 | ||
Měď | 0,999992 | Chrom | 1,00033 | ||
Olovo | 0,999983 | Kapalný kyslík | 1,003620 | ||
Oxid uhličitý | 0,999999 | Plynný kyslík | 1,000002 |
Podle hodnot relativní permeability dělíme látky na diamagnetické, paramagnetické a feromagnetické.
Diamagnetické látky jsou látky, jejichž relativní permeabilita má hodnotu o něco menší než 1 (µr˂1). Jsou tvořeny atomy, které navenek nejeví magnetické vlastnosti, protože elementární magnetická pole jednotlivých elektronů se navzájem ruší.
Mezi tyto látky patří například Cu, H2O, Ag, Pb, Ar, Zn, Au a další.
Diamagnetické látky mírně zeslabují magnetické pole. Diamagnetická látka se od magnetu odpuzuje.
Paramagnetické látky jsou látky, jejichž relativní permeabilita má hodnotu o něco větší než 1 (µr ˃ 1). Jsou tvořeny atomy, které mají vlastní magnetické pole, a proto se k magnetu přitahují. Toto pole je však natolik slabé, že může přitahovat kovové předměty jen tehdy, jestliže je látka sama v magnetickém poli jiného magnetu.
Mezi tyto látky patří například Al, Cr, Ir, Li, Mn a další.
Paramagnetické látky mírně zesilují magnetické pole. Lze z nich vytvořit dočasné magnety, nelze je zmagnetovat trvale.
Feromagnetické látky jsou látky, jejichž relativní permeabilita má hodnotu o mnoho větší než 1 (µr = 102 - 105). Tyto látky mají malý elektrický odpor a jsou vhodné na výrobu magnetů a elektromagnetů.
Jsou to pevné krystalické látky - Fe, Co, Ni.
Feromagnetické látky výrazně zesilují magnetické pole. Zmagnetováním se z nich stávají trvalé magnety.
Co se stane, jestliže vhodím do ohně magnet a nechám ho poté vychladnout bez přítomnosti magnetického pole?
Co se stane, jestliže vhodím do ohně magnet a nechám ho poté vychladnout v magnetickém poli jiného magnetu?
Ferimagnetické látky (ferity) řadíme mezi látky feromagnetické a jsou tvořené oxidy železa (Fe2O3) s oxidy jiných kovů (MnO,…). Tyto látky zesilují magnetické pole, jsou křehké, tvrdé a vhodné na výrobu magnetů. Mají však mnohem větší elektrický odpor než feromagnetické látky, proto se hojně využívají v elektrotechnice k výrobě jader do cívek a magnetů.
Látky, které zesilují magnetické pole, můžeme dělit na magneticky tvrdé a magneticky měkké.
Poté, co je odebereme z magnetického pole, zůstávají trvale zmagnetované. Tato vlastnost je charakteristická pro feromagnetické a ferimagnetické látky.
Po odebrání z magnetického pole ztrácí magnetické vlastnosti. Magneticky měkké látky jsou paramagnetické.
V praxi se magnetické materiály používají například na výrobu elektromagnetů. Elektromagnet je cívka navinutá na jádře z feromagnetického materiálu (obvykle oceli). Elektromagnety jsou součástí mnoha zařízení. Používají se:
(ampérmetry, voltmetry,…)
Tyto přístroje jsou tvořeny nehybnou cívkou, do jejíž dutiny se vtahuje jádro z magneticky měkké oceli. Jádro je spojené s ručkou, která na stupnici ukazuje velikost měřené veličiny. Čím větší je proud, tím hlouběji se jádro vtáhne do dutiny. Odpojíme-li přístroj od elektrického proudu, vrací se ručka do nulové polohy.
Relé je elektrotechnická součástka, která se používá v automatizovaných soustavách a řídících systémech.
Skládá se z cívky navinuté na jádře z feromagneticky měkké oceli (elektromagnet) a z pohyblivé kotvy, která je pružinou uváděna do klidové polohy. Připojíme-li cívku k elektrickému zdroji, začne cívkou procházet elektrický proud, který vyvolá vznik magnetického pole elektromagnetu. Vlivem tohoto pole dojde k přitáhnutí kotvy k elektromagnetu a překlopení kontaktu. Po zániku elektrického (magnetického) pole se kotva vrací působením pružiny do původního stavu.
Další využití elektromagnetů: elektromagnetické upínání ocelových předmětů, elektromagnetický záznam signálu, elektrický zvonek, elektromagnetický reproduktor, elektromagnetický jeřáb, jističe.