I magneti sono oggetti che possono esercitare una forza potente su altri oggetti senza toccarli. Un magnete può far spostare oggetti metallici o altri magneti da molto lontano. Esistono molti tipi diversi di magneti, dal semplice magnete del frigorifero fino ai magneti industriali che possono sollevare un'auto. I magneti sono usati nelle bussole per determinare la direzione, negli altoparlanti per produrre suoni, nei computer e nei televisori, e hanno molte altre applicazioni. Alcuni magneti si formano naturalmente; altri sono fatti da umani.

Magnetismo e magneti naturali

Tutta la materia è fatta di atomi. Un atomo può essere pensato come un piccolo nucleo di materiale intorno al quale orbitano particelle ancora più piccole di materia chiamate elettroni. Gli elettroni hanno una carica elettrica, quindi quando orbitano formano piccoli anelli di corrente elettrica attorno a ciascun nucleo. I campi magnetici sono formati dall'elettricità. Nella maggior parte dei materiali i piccoli magneti formati da ciascun atomo puntano tutti in direzioni diverse, e quindi si annullano a vicenda. In alcuni materiali come la pietra calcarea, un minerale di ferro, il campo magnetico terrestre ha allineato tutti i magneti atomici e ha lasciato all'intera pietra un grande magnete.

Magnetizzazione del metallo

Le persone hanno usato naturalmente magneti per migliaia di anni. Una volta che le persone hanno scoperto che altri materiali potrebbero essere trasformati in magneti, hanno iniziato a produrre magneti più potenti con una varietà di processi diversi. Alcuni metalli possono essere trasformati in magneti esponendoli a campi magnetici. Sebbene il semplice posizionamento del metallo in un campo magnetico possa funzionare, farlo vibrare aumenta l'effetto. Accarezzando il metallo con il magnete aumenta anche l'effetto. Riscaldare il metallo mentre è sul campo e martellarlo mentre si raffredda aumenta ulteriormente l'effetto. Acciaio e ferro fanno buoni magneti. Così fa una lega di alluminio, nichel e cobalto chiamata alnico.

Magneti in ceramica, flessibili e sagomati

I magneti ceramici sono fatti di ossido di ferro e bario o carbonato di stronzio. Sono sagomati e cotti come qualsiasi altra ceramica. I magneti flessibili e sagomati sono realizzati miscelando polvere magnetizzata (come polvere di ossido di ferro) con resina o plastica. La resina o la plastica possono quindi essere modellate normalmente, e il risultato è un magnete con una forma unica che può essere flessibile.

Elettromagneti

Gli elettromagneti sono diversi da altri tipi di magneti. Non utilizzano necessariamente materiali magnetici nella loro costruzione. Poiché ogni corrente elettrica in movimento produce un campo magnetico, un magnete può essere ricavato da una batteria e da un filo. Se il filo è formato in un anello, crea un campo magnetico con un polo nord e sud come magneti permanenti. Se molte bobine di filo sono fatte dello stesso filo, allora il magnete che si forma è ancora più forte. Se il ferro o un materiale similmente magnetizzabile viene messo al centro della bobina, allora il magnete diventa ancora più forte.

Magneti superconduttori

I magneti superconduttori sono un tipo speciale di elettromagnete. Le spire di filo vengono raffreddate quasi a zero assoluto e scollegate dalla loro fonte di alimentazione. Poiché la bobina è così fredda gli atomi in esso sono così immobili che non offrono alcuna resistenza al movimento degli elettroni e la corrente continua a fluire. Ciò si traduce in un campo magnetico molto più forte che si sta formando.