Proč se přitahují magnety?

Opravdu to není to tak triviální otázka jak se zdá.

Vím toho o fyzice celkem dost, ale nad tímhle marně uvažuji už nějakou chvíli. Chápu podstatu magnetismu, jeho vztah k elektřině i chování magnetických polí. Vše to do sebe krásně zapadá, až na to, že nedokážu najít příčinu PROČ se přitahují. Předpokládám, že to musí nějak vést k Lorentzově síle, protože ta je v konečném důsledku jediný způsob, jak EM pole může generovat sílu, ale nedokážu najít tu spojitost.

Při pokusu najít odpověď jsem narazil v zásadě buď jen na axiomatické konstatování „magnety se přitahují svými opačnými póly“, což mi na otázku nijak neodpovídá, nebo naopak vedly na Maxwellovy rovnice, které jsou pro změnu pro mě dost vysoká liga.

Je tady dost lidí, kteří se zajímají o fyziku, tak třeba někdo přijde se srozumitelným vysvětlením. Mám pocit, že odpověď není tak složitá ale jen mi uniká nějaký fundamentální koncept. Dokážete mě poučit?
Ještě jednou ale opakuji, že mi jde o PŘÍČINU jevu, ne jeho okolnosti.

Díky
Doplňuji:
mosoji, děkuji za pokus o odpověď, ale v podstatě jsi opět jen zkonstatoval „magnety se přitahují“, aniž bys vysvětlil na co se ptám. Magnetické pole permanentních magnetů vzniká vázaným pohybem elektronů, ano to vím. Ale jak se skutečnost, že kolem atomů existuje magnetické pole projeví tím, že se ty atomy přitahují?

Uzamčená otázka

ohodnoťte nejlepší odpověď symbolem palce

Upravil/a: Hornisse

Odpovědět

Zajímavá 2 před 3523 dny

Sledovat Nahlásit

Diskuze: 3 příspěvky, nejnovější před 3522 dny

Nejlepší odpověď

mosoj

Magnetické pole vysvětlujeme pohybem elektronů a to i permanentních magnetů. Elektrony rotují po ekliptických drahách a zároveň se otáčí kolem své osy. Tento pohyb se nazývá spin a část elektronů koná pravotočivý spin a část levotočivý. Tyto spiny elektronů jsou fyzikální podstatou vzniku magnetického pole.
Elektron je nejmenším magnetem a v látkách se vytváří shluky částic, které mají stejný spin a nazývají se domény. Každá doména je elementární magnet a ten je orientován v různých směrech. Vložením látky do magnetického pole vznikne permanentní magnet a domény se uspořádají a natočí se ve směru působení magnetických sil.

2 před 3523 dny

0 Nominace Nahlásit

Další odpovědi

dnb

Když je obrátíš už se přitahovat nebudou :)

0 před 3522 dny

0 Nominace Nahlásit

Diskuze k otázce

Hornisse

Díky Dochy, přišel jsi s asi nejkonstruktivnějším vysvětlením.

Mezitím jsem se ale nad tím zamyslel, a myslím si, že jsem na to přišel, alespoň v té rovině na jakou jsem hledal odpověď.
Věděl jsem, že pohyby elektronů v atomovém pohybu vytvářejí vázaný proud a tím způsobují magnetické pole. Podle kvantové teorie se sice orbitaly ani spiny nedají zaměňovat s rotacemi atomů, ale to můžeme pro teď zanedbat a prostě předpokládat, že elektrony prostě obíhají atomy. Svým oběhem vytváří kolem atomu (respektive sebe samých) magnetické pole.

A teď, ten proud se sice jmenuje vázaný, ale (s určitým zjednodušením) tam obíhá jako by to byl volný proud v drátu kolem atomu. V průřezu to vypadá jako dva protiběžné dráty. Každý tenhle „drát“ si kolem sebe vytvoří ideální kruhové magnetické pole, ale protože se navzájem ovlivní, vytvoří napříč atomem charakteristický pólový tvar magnetického pole.
Pokud dám vedle sebe dva a více takových atomů s pólovým magnetickým polem, vzájemnou interakcí siločar (indukčností) se malé pole sečtou do jednoho většího pólového magnetického pole. To velké množství malinkatých smyček vytvoří stejný efekt, jako by všechny dohromady obíhaly kolem společné osy (osy výsledného magnetického pole). Když se to vztáhne na celý magnet, je součet všech těch malinkatých polí totožný, jako kdyby celý magnet byla jen jediná smyčka (supravodivého) drátu.

A teď, pokud bych takovou proudovou smyčku umístil do homogenního magnetického pole, byla by smyčka drátu roztahována Lorentzovou silou (respektive v průřezu by byly protiběžné toky proudu odtahovány od sebe), dokud se smyčka nevyrovná kolmo na magnetickou indukci a nic víc. Nebyla by dále nijak přitahována. Jediné pozorovatelné síly by byly do boku.

Jenže žádný permanentní magnet nevytváří (samostatně) homogenní pole. S výjimkou osy magnetického pole budou vždy siločáry (vektory indukce) trochu uhýbat do stran. Lorentzova síla bude opět působit kolmo na vektory indukce, což v tomto případě znamená do boku a trošičku vpřed. Jakmile se smyčka proudu srovná kolmo na osu pole (respektive vektor indukce), síly působící do boku se vzájemně vyruší a zůstanou pouze maličké složky síly směřující podle orientace k nebo od magnetu. A to je právě ta magnetická síla kterou pozorujeme.

A teď jdeme zpátky. Pokud to funguje pro představu jediné veliké smyčky proudu, musí to fungovat stejně i pro dvě a více menších smyček vedle sebe vyvolávajících stejný efekt, pouze síla na jednu smyčku bude n-krát menší. Pokud se vrátíme až zpátky na úroveň atomu kde ty proudové smyčky existují reálně, budeme mít x proudových smyček, každá produkující své pole, přičemž na každou z nich působí (zjednodušeně) 1/x celkové síly působící na magnet.

Zbývá jen vysvětlit podstatu Lorentzovy síly a magnetického pole, ale to už jde nad rámec toho na co jsem se ptal a zároveň zachází do hodně pokročilé fyziky.

Koncept který mi unikal je, že skutečné magnety nevytvářejí homogenní pole, respektive nechal jsem se zmást zdánlivě antiintuitivním závěrem, že v homogenním poli nebude žádná síla působit. Přitom to je pouze případ jednoho magnetu mezi dalšíma dvěma, kdy na ten uprostřed opravdu žádná přitažlivá síla působit nebude.

před 3522 dny Odpovědět Nahlásit

Dochy

Mosoji fascinuje mně jak dokážeš sice napsat srávnou infomaci a pak to zabiješ nějakým nesmyslem. „Vložením látky do mag. pole vznikne permanentní magnet“ je pravda pouze pro feromagnetckou látku, pokud ji vložíš do dostatečně silného magnetického pole. Pak dojde k trvalé magnetizaci. Pokud tam vložíš dřevěnej špalek nestane se vůbec nic.

„Proč se přitahují magnety?“ Nejsem si jist, zda dostaneš uspokojivou (uspokojivější) odpověď. Jedná se o věci, které vědci zkoumají. Zpravidla pozorujeme výsledky těchto dějů, které i máme popsány ale příčiny…?

před 3522 dny Odpovědět Nahlásit

Dochy

Jo a i ty maxwellovy rovnice popisují zas jen vztah mezi proudem a magnetickým tokem, takže to co už víš (jen podrobně, přesně a pro běžného člověka nesrozumitelně), Lorentzova síla popisuje silové působení a měla by být správným směrem pro Tebe, ale pořád je to jen popis toho co se děje…

Pro Tvé účely by mělo stačit že elektrony krouží kolem atomů či kolemm „vlastní osy“, v magnetické látce jsou dráhy elektronů orientovány převážně jedním směrem a tím i vytvářejí magnetické pole (proud tvořený tím obíhajícím či točícím se elektronem)

před 3522 dny Odpovědět Nahlásit

Nový příspěvek

Zajímavé otázky v kategorii Věda