TIFF nr 2 / 2022 16 Magnetism – allmänt. Magnetism har varit och är till viss del fortfarande idag betraktat som besynnerligt och gåtfullt. Idag kan man t ex köpa magnetiska armband eller magnetiska hålfotsinlägg för att i användandet försöka uppnå en hälsosam effekt. Man ska vara medveten om att magnetism och magnetiska material idag är avgörande för funktionen av flertalet av de komponenter som nyttjas för att upprätthålla en modern samhällsfunktion. Magnetism är ett fenomen som möjliggör en effektiv energiöverföring, omvandling av ett energislag till ett annat och framdrift av fordon av olika slag med hjälp av en elektrisk motor. En mängd framstående forskare och uppfinnare har genom åren med sina upptäckter format magnetismen till en särskild vetenskap. Man kan bl a nämna dansken Hans Christian Ørsted, kroaten Nikola Tesla (som bl a har namngett enheten för magnetisk flödestäthet och även på senare år fått namnge ett känt bilmärke) och fransmannen André Ampère. Den sistnämnde har gett sitt namn till enheten för elektrisk strömstyrka och framförallt gett sitt namn till Ampères lag vilket är den ekvation som beskriver sambandet mellan det magnetiska fält som alstras av en elektrisk ström och strömmens styrka. Ekvationen ger oss insikten att magnetism är intimt kopplad till en elektriskt laddad partikel i rörelse. Det finns ett flertal grundämnen och olika typer av legeringar som uppvisar magnetiska egenskaper. De grundämnen som i tekniska sammanhang är mest kända är järn (Fe), nickel (Ni) och kobolt (Co). Gemensamt för dessa ämnen att är de tillhör övergångsmetallerna vilket innebär att elektronernas uppbyggnad och rörelse kring atomkärnan gör att atomen får ett magnetiskt moment- atomens magnetiska moment kan efterliknas med en kompassnål. När atomerna kondenserar och kristalliserar till ett fast material uppstår en växelverkan mellan atomernas magnetiska moment. Järn uppvisar två vanliga kristallstrukturer. Den ferritiska strukturen är vad vi kallar magnetisk eller ferromagnetisk. I den strukturen är växelverkan positiv på ett sådant sätt att momenten är parallella och pekar i samma riktning. I den andra, austenitiska strukturen, är växelverkan negativ vilket innebär att två närliggande moment linjeras antiparallellt- man säger att materialet är antiferromagnetiskt. De rostfria järnmaterialen har i de flesta fall en austenitisk struktur vilket gör att de normalt betraktas, något felaktigt, som omagnetiska. Låt oss återgå till den ferritiska strukturen. Ett ferromagnetiskt järnmaterial uppvisar inte av automatik en full upplinjering av alla magnetiska moment i en och samma riktning. Genom att minimera den magnetiska energin indelar materialet sig självt i mindre magnetiska områden, så kallade magnetiska domäner, där momentens riktning i varje domän är samma. Däremot pekar domänerna i materialet slumpmässigt i olika riktningar vilket gör att summan av alla riktningar blir noll. Materialets makroskopiska magnetisering är noll. För att magnetisera materialet behövs ett yttre pålagt magnetiserande fält. Magnetiseringen i materialet ökar med ökande yttre magnetfält för att till slut, vid ett tillräckligt högt pålagt fält, uppnå magnetisk mättnad när alla moment i materialet pekar åt samma håll. De magnetiska fenomen som uppträder på en atomär nivå och de magnetiseringsprocesser som sker på den magnetiska domänens längdMagnetism – från Atom till Ubåt ”Magnetism påverkar troligtvis inte människan men en viss inverkan på kor har observerats”. Det kan man läsa om magnetism i en äldre upplaga av ett uppslagsverk. Figur 1. Förenklad illustration av det jordmagnetiska fältet. Illustration: Claes Lindskog, Saab Kockums 16 Magnetism
RkJQdWJsaXNoZXIy NDg2ODU=