Kim nam châm hoạt động như thế nào

Nam châm được biết đến với tính năng kéo hoặc đẩy các vật bằng kim loại đặt gần chúng. Nhưng thực tế nam châm hút gì xung quanh nó? Nhiều người nghĩ rằng bất cứ kim loại nào chúng cũng có thể bị nam châm tác động. Vậy sự thật là thế nào?

Cách nam châm hoạt động trong môi trường tự nhiên.

Nam châm là một vật liệu hoặc vật thể tạo ra từ trường. Từ trường tạo ra một lực kéo các vật liệu sắt từ khác hoặc các nam châm khác.

Một thanh nam châm có 2 từ cực: cực Bắc (ký hiệu N) và cực Nam (ký hiệu S) ở hai đầu. Một từ trường được tạo từ các đường từ đi từ cực Bắc đến cực Nam. Một từ lực có khả năng kéo hoặc đẩy các vật bằng kim loại.

Chúng thường được làm từ 3 nguyên liệu chính là sắt (Fe), niken (Ni), coban (Co) hoặc sắt oxit.

Từ tính của chúng bắt nguồn từ sự vận động của các hạt điện. Các hạt điện từ có khả năng tự chuyển động và sắp xếp trong phạm vi nhỏ, các hạt điện có thể duy trì phương hướng tự vận động giống nhau và hình thành nên một vùng từ tự phát nhỏ.

Các vùng tự phát này được gọi là loại từ. Trước khi nhiễm từ, phương hướng của các loại từ trong nam châm là khác nhau, chúng hướng về mọi phía và rất hỗn loạn. Chính sự mất phương hướng đó làm cho các từ trường có phương khác nhau triệt tiêu lẫn nhau.

Tuy nhiên, nếu như nam châm đó được tăng cường thêm từ trường từ bên ngoài vào, các loại từ ban đầu sẽ được sắp xếp lần lượt theo hướng của từ trường được tăng cường. Khi đó bị nhiễm từ và trở thành một thanh nam châm có lực hút như chúng ta thấy.

Nam châm hút được những kim loại gì?

Trong vật lý, đa số mọi vật trên thế giới của chúng ta đều có cấu tạo từ các nguyên tử. Mỗi nguyên tử lại bao gồm các hạt proton, neutron và electron. Đối với sự hoạt động của các nam châm này thì electron đóng vai trò chủ chốt. Các electron hay còn gọi là các hạt điện, có khả năng tự quay quanh trục của nó. Chính sự chuyển động đó đã tạo ra từ tính cho chúng.

Hay nói cách khác, đa số các vật đều do các phân tử cấu thành phân tử do các nguyên tử tạo nên, nguyên tử lại do các nhân nguyên tử và các hạt điện electron cấu thành. Các hạt điện hoạt động liên tục tạo ra từ tính.

Nhưng đa số các hạt điện vận động theo các phương khác nhau và rất hỗn loạn làm chúng triệt tiêu lẫn nhau. Vì vậy, trong trường hợp thông thường, các vật không tạo ra từ tính, tức là tổng từ tính bằng 0. Ta gọi các vật này thuộc nhóm chất nghịch từ.

Đã có chất nghịch từ vậy có chất thuận từ không? Câu trả lời là “Có”.

Chất thuận từ là chất mà định hướng của các hạt điện từ có hướng, tổng từ tính của chúng khác 0. Khi đặt nam châm vào gần phạm vi này sẽ làm các hạt điện từ của các vật phản ứng với từ trường của nam châm làm xuất hiện hiện tượng hút hoặc đẩy nam châm.

1. Tại sao nam châm hút được sắt?

Từ trường trong nam châm đi từ cực Bắc đến cực Nam tạo thành một lực hút hoặc đẩy các kim loại đặt gần chúng.

Khi một miếng sắt cạnh chúng, từ trường của chúng sẽ làm cho miếng sắt bị nhiễm từ. Giữa nam châm và miếng sắt có cực từ khác nhau tác động lên nhau nên sẽ hút nhau.

Theo vật lý học, các hạt điện electron trong các vật bằng sắt quay tròn và tạo ra từ tính quanh nó, dễ dàng căn chỉnh và liên kết với nhau ngay cả khi không có từ trường bên ngoài. Do đó, các vật liệu sắt từ như sắt, niken và coban bị thu hút bởi nam châm.

Ngoài ra, hợp kim được làm từ các vật liệu sắt từ cũng bị thu hút bởi nam châm như [niken và sắt], [coban và sắt], alnico [coban, sắt, niken, nhôm, titan và đồng], chromindur [crom, coban và sắt]…

2. Ngoài kim loại sắt thì nam châm còn hút được những gì?

Ngoài các vật liệu sắt từ thì nam châm cũng hút rất nhiều kim loại thuận từ khác như: natri, urani, magie, bạch kim, vonfram, molybdenum, tantalum, caesium, liti…

Nam châm không thể hút được các vật bằng gì?

1. Không hút thép không gỉ (inox).

Thép không gỉ hay còn được biết đến là inox, chúng thay đổi từ hợp kim này đến hợp kim khác. Trong inox có chứa một lượng crôm đáng kể được thêm vào sắt để chống ăn mòn. Khả năng chống ăn mòn được tăng lên khi chúng ta tăng hàm lượng crôm.

Tùy vào mục đích sử dụng như muốn inox cứng hơn, ứng suất bền hơn, uốn dẻo hơn… thì sẽ tính toán lượng hợp chất được thêm vào khác nhau. Một số loại inox cũng được thêm niken hoặc kim loại khác như mangan hay molypden.

Austenitic là loại thép không gỉ thông dụng nhất. Loại này có chứa tối thiểu 7% niken, 16% crôm, tối đa 0.08% carbon. Thành phần như vậy tạo ra cho loại thép này có khả năng chịu ăn mòn cao trong phạm vi nhiệt độ khá rộng, không bị nhiễm từ, mềm dẻo, dễ uốn, dễ hàn. Loại thép này được sử dụng nhiều để làm đồ gia dụng, bình chứa, ống công nghiệp, tàu thuyền công nghiệp, vỏ ngoài kiến trúc, các công trình xây dựng khác…

Vật dụng thép không gỉ thường thấy nhất là dao, kéo, muỗng, thìa có chứa 18% crôm và 8% niken thêm vào sắt và không có từ tính ở nhiệt độ phòng.

Bởi vì không bị nhiễm từ nên khi đặt gần nam châm, thép không gỉ sẽ không bị hút dính chặt vào nam châm như các kim loại đã nêu ở phần trên.

2. Không hút vàng bạc - cách thử vàng bạc hiệu quả.

Vàng bạc là các kim loại được chuyên dùng làm nữ trang bởi sự an toàn và bảo vệ sức khỏe rất tốt, đặc biệt là bạc. Bởi bạc không gây dị ứng ngứa da cũng như khả năng kị gió. Được rất nhiều phụ huynh tin dùng và lựa chọn để mang cho trẻ nhỏ bởi tính lành của nó.

Vàng bạc có một đặc tính rất thú vị đó là không bị hút bởi nam châm. Nếu là vàng bạc nguyên chất thì chắc chắn sẽ không bị út bởi nam châm. Vì thế, dùng nam châm để thử vàng bạc nguyên chất được xem là cách làm hiệu quả và dễ thực hiện tại nhà. Nhiêu người lo sợ mua nhầm “hàng giả” – tức không phải vàng bạc nguyên chất sẽ gây kích ứng cho da, nhất là với làn da của trẻ em rất nhạy cảm.

Tuy nhiên, đối với bạc 925 chỉ đạt hiệu quả tương đối vì trong bạc 925 có 7.5% tỉ lệ các hợp chất khác có thể bị hút bởi nam châm. Do đó, sẽ không khách quan nếu như kim loại có từ tính được sử dụng làm thành phần tạo độ cứng cho bạc 925.

3. Một số kim loại khác không bị nam châm hút.

Trái ngược với sắt, các kim loại như: đồng, nhôm, chì, thiếc, carbon, bismuth… không bị nhiễm từ nên không bị hút bởi nam châm.

Các hạt điện trong những kim loại này mặc dù đã tăng từ trường bên ngoài nhưng chúng vẫn không chịu sắp xếp theo một trật tự mà vẫn vận động hỗn loạn. Vì vậy những vật chất này sẽ không nhiễm từ cũng như không có từ tính.

Cùng là kim loại nhưng thực tế không phải kim loại nào cũng bị hút bởi nam châm. Nếu biết được tính chất nổi bật này của nam châm có thể sẽ giúp ích rất nhiều cho cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Bài viết trên đây đã lý giải được một số thắc mắc như: “nam châm hút gì?”, “tại sao nam châm hút sắt?”, “nam châm hút được vàng không?”… Nếu có bất kỳ câu hỏi nào vui lòng comment bên dưới, Onemag sẽ giúp bạn giải đáp những thắc mắc đó nhé!

5 Tác Dụng Của Nam Châm Đất Hiếm Trong Đời Sống