Магнит прилипает к дверце холодильника, притягивает гвозди и скрепки - всё привычно. Но если поднести к нему медную монету, ничего не произойдёт. Почему? Ведь и железо, и медь - металлы. Что делает одно притягивающим, а другое «равнодушным» к магниту? Разберёмся без сложных формул.
Магнетизм начинается с атома
Чтобы понять, почему железо притягивается магнитом, нужно заглянуть в самую суть материи - в атом. Каждый атом имеет электроны, вращающиеся вокруг ядра. Эти электроны создают крошечные магнитные поля - как микроскопические компасы.
У большинства веществ эти мини-магниты расположены хаотично и взаимно гасят друг друга. Поэтому в обычном состоянии материал не проявляет магнитных свойств.
Но у железа всё иначе.
Почему железо - особенное
Железо, кобальт и никель - три «магнитных титана» природы. Их атомы устроены так, что электронные поля могут выстраиваться в одном направлении. Когда это происходит, атомы объединяются в маленькие области - домены.
В каждом домене все микромагниты смотрят в одну сторону. В обычном куске железа домены расположены случайно, и материал нейтрален. Но стоит поднести магнит - и домены начинают поворачиваться!
Чем больше доменов выстраивается в одну линию, тем сильнее железо притягивается. Поэтому железо и становится магнитным.
Почему медь не реагирует
А вот у меди всё наоборот. Её электроны распределены таким образом, что магнитные поля каждого атома полностью компенсируются. Нет "свободных" электронов, которые могли бы выстроиться в одну линию.
Иными словами, у меди нет доменов - а значит, нечему реагировать на магнит.
Можно сказать, медь просто «глуха» к магнитному полю. Поэтому она используется там, где магнитное влияние нежелательно: например, в проводах электродвигателей и микросхемах.
А если попробовать очень сильный магнит?
Даже медь слегка реагирует - но не так, как железо. Это явление называется диамагнетизм.
Если провести мощным магнитом над медной пластиной, она будет слабо отталкиваться. Не из-за магии, а из-за того, что движение магнитного поля наводит в меди слабый ток, создающий противоположное поле. Это очень слабый эффект, но физики могут его измерить.
Впрочем, обычный бытовой магнит такого не заметит.
Почему железо можно намагнитить
Железо не только реагирует на магнит, но и само может стать магнитом. Если домены внутри выстроить в одном направлении - например, под действием сильного поля - железо приобретает собственное магнитное поле.
Когда воздействие исчезает, часть доменов остаётся «на месте», и материал сохраняет магнетизм. Поэтому из железа делают постоянные магниты.
Итог
Железо притягивается, потому что его атомы могут выстраиваться в единое магнитное направление. Медь - нет, её электроны уравновешены и не реагируют на поле.
Так что в следующий раз, когда магнит снова «откажется» прилипнуть к монете, вспомните: в этом виновата не сила магнита, а сама квантовая природа материи.