Cum trage un magnet fără să atingă?
Un magnet trage o agrafă prin aer, prin hârtie, chiar și prin degetul tău. Fără fir, fără atingere. Și planeta pe care stai e și ea un magnet.
Doi poli, două reguli
Acum peste 2.500 de ani, grecii cunoșteau o piatră ciudată, care atrăgea fierul. O găseau într-o regiune numită Magnesia. De acolo vine cuvântul „magnet”.
Orice magnet are doi poli: nord și sud. Regulile sunt două: polii diferiți se atrag, polii la fel se resping. Încearcă cu doi magneți de frigider: într-o parte se lipesc, întorși, se împing.
Dacă rupi un magnet în două, nu obții un nord singur și un sud singur. Obții doi magneți mai mici, fiecare cu nordul și sudul lui.
De unde vine magnetismul? Din electroni. Fiecare electron se poartă ca un magnet minuscul, din cauza unei proprietăți numite spin. În cele mai multe materiale, micii magneți sunt îndreptați la întâmplare și se anulează. În fier, nichel și cobalt, ei se pot alinia în zone întregi, numite domenii magnetice. Când domeniile se aliniază, obiectul devine magnet.
Câmpul pe care nu-l vezi
În jurul unui magnet e o zonă în care se simte forța lui. Se numește câmp magnetic. Nu-l vezi, dar îl poți desena: pune o foaie peste magnet și presară pilitură de fier. Firicelele se așază pe linii curbe, care pleacă de la un pol și ajung la celălalt.
Câmpul trece prin aer, prin hârtie, prin lemn și prin tine. De aceea magnetul poate trage agrafa fără s-o atingă: forța e transmisă de câmp.
Pământul, un magnet uriaș
Adânc în Pământ, sub mantaua de rocă, e un strat de fier topit care se mișcă tot timpul. Mișcarea lui face din planetă un magnet uriaș.
Acul busolei e un magnet mic și ușor, care se întoarce după câmpul Pământului și arată spre nord. Busolele cu ac pentru navigație sunt descrise în China acum aproximativ 900 de ani. Cu ele, marinarii găseau drumul și când cerul era acoperit de nori.
Polul nord magnetic nu e în același loc cu polul nord geografic, iar busola greșește cu câteva grade, diferit de la un oraș la altul. Polul magnetic se și plimbă: în ultimele decenii s-a mutat cu zeci de kilometri pe an, dinspre Canada spre Siberia.
Din când în când, la intervale neregulate, câmpul Pământului se întoarce cu totul: nordul magnetic devine sud. Ultima dată s-a întâmplat acum aproximativ 780.000 de ani. Știm din rocile vulcanice vechi: când lava se răcește, mineralele magnetice din ea „îngheață” pe direcția câmpului din momentul acela.
Magnetul cu întrerupător
În 1820, fizicianul danez Hans Christian Ørsted a observat că acul unei busole se mișcă lângă un fir prin care trece curent electric. Era dovada că electricitatea și magnetismul sunt legate.
Dacă înfășori un fir în jurul unui cui de fier și treci curent prin el, cuiul devine magnet. Oprești curentul, magnetul dispare. Se numește electromagnet. Îl găsești în motoarele electrice, în difuzoare, în sonerii și în macaralele care ridică fier vechi.
Electromagnetul îl lăsăm pentru un laborator cu un adult. Firele cu baterie se încălzesc repede. Busola, în schimb, o poți face singur, mai jos.
Fapt sau legendă?
„Un magnet atrage orice metal.”
„Busola arată exact spre Polul Nord.”
„Pământul și-a mai inversat polii magnetici în trecut.”
Experiment: busola din agrafă
Nu se știe încă
Știm sigur că multe păsări se orientează după câmpul Pământului. Nu știm exact cu ce organ. O idee e că în ochii lor există o substanță, numită criptocrom, care reacționează la câmp și le lasă să-l „vadă”. Alta, că au mici cristale magnetice în corp. Poate sunt amândouă. Experimentele continuă.
Testul lui Kokodel
- Purcell E. M., Morin D. J. Electricity and Magnetism, ed. a 3-a. Cambridge University Press, 2013.
- British Geological Survey. Geomagnetism: reversals of the Earth's magnetic field.
- NOAA National Centers for Environmental Information. World Magnetic Model.
- Mouritsen H. Long-distance navigation and magnetoreception in migratory animals. Nature, 2018.