Arvatavasti oled kokku puutunud kehadega, mis tõmbavad enda külge kergemaid raudesemeid või kinnituvad ise raskemate raudesemete külge. Sellist keha nimetatakse magnetiks, varem öeldi selle kohta magnetraud.
Püsimagnet
Omadus rauast esemeid enda külge tõmmata säilib magnetitel kaua, kümneid aastaid ja sellepärast nimetatakse neid püsimagnetiteks[mõiste: püsimagnet – keha, mille omadus rauast või muust ferromagneetikust kehasid enda külge tõmmata säilib kaua (kümneid aastaid)]. Püsimagnet tõmbab enda külge ka mitmesuguseid raua sulameid ning mõningaid nikli ja koobalti ühendeid.
Püsimagnetid võivad olla hobuserauakujulised või sirged pulgad, aga ka tableti või nööbi moodi. Magneti külge pandud rauast keha muutub samuti magnetiks. Seda nimetatakse magneetumiseks[mõiste: magneetumine – nähtus, mille korral muutub magneti külge pandud ferromagneetikust, näiteks rauast keha samuti magnetiks]. Mõnel kehal säilib see omadus ka siis, kui keha magneti küljest eemaldatakse.
Seda magneti osa, mille mõju raudesemetele on kõige tugevam, nimetatakse magneti pooluseks. Magnetpulkadel on poolused pulga otstes. Tavaliselt on pulga üks pool värvitud punaseks ja teine siniseks.
Kui magnetpulk nööri otsa riputada, pöördub üks poolus geograafilise lõunapooluse ja teine geograafilise põhjapooluse suunas. Sellest tulevad magneti pooluste nimetused. Poolust, mis pöördub lõuna poole, nimetatakse lõunapooluseks (S) ja poolust, mis pöördub põhja poole, nimetatakse põhjapooluseks (N). Seda püsimagneti omadust on pikka aega kasutatud ilmakaarte kindlaksmääramisel kompassis oleva magnetnõelaga. Magnetnõel[mõiste: magnetnõel – kerge püsimagnet, mis toetub keskkohaga teravikule ja saab sellel pöörelda] on kerge püsimagnet, mis toetub keskkohaga teravikule ja saab sellel pöörduda.
Magneti pooluste vahele jäävat keskosa nimetatakse neutraalseks piirkonnaks, sest seal magnetilisi omadusi ei ole. Kui magnet neutraalsest piirkonnast kaheks osaks poolitada, tekivad mõlemale tükile uued poolused ja uus neutraalne piirkond.
Mõtle!
- Kahest raudpulgast üks on magneetunud. Kuidas saaks ilma abivahenditeta kindlaks teha, kumb pulk on magneetunud?
- Kus asuvad ring- ja nööpmagneti poolused?
Lisalugemine. Püsimagneti avastamine
Püsimagnetid avastati juba V sajandil eKr, kui Väike-Aasias asunud Magnesia linna lähedalt leiti kivid, mis tõmbusid üksteise poole. Leiukoha nime järgi hakati neid kutsuma magnetiteks. Pikka aega ei osatud nendega midagi teha, kuni neid hakkas 13. sajandil uurima Prantsuse teadlane Pierre de Maricourt, keda rohkem tuntakse nime Peregrinus järgi. Tema avastas, et magnetkividel on kaks kohta, kus nende mõju on eriti tugev ja nimetas need poolusteks. Veel avastas ta, et ühed poolused tõmbuvad omavahel ja teised tõukuvad. Kui kivi keskkohast üles riputati, võttis see alati sellise asendi, et üks poolus oli suunatud lõunasse ja teine põhja. Sealt saidki poolused oma nime: lõunapoolus ja põhjapoolus. Samuti avastas Peregrinus, et kui rauatükki magnetkiviga pikka aega koos hoida, siis omandab ka rauatükk magnetilised omadused ehk magneetub.
- Igal magnetil on kaks poolust.
- Magnetite kõik poolused tõmbuvad.
- Magneti kõige tugevama mõjuga koht on magneti keskosas.
- Vabalt pöörelda saav magnet pöördub alati ühe otsaga põhja ja teise otsaga lõuna suunas.
- Kui rauast keha on pikka aega kontaktis magnetiga, muutub ka see keha magnetiks.
Mõtle!
- Mis võiks põhjustada maapinnas olevate rauda sisaldavate kivide magneetumise?
Katsed püsimagnetiga
Selleks, et püsimagnetitest ja nende omadustest täpsemat ülevaadet saada, tuleb teha katseid.
1. katse. Riputame sirgmagneti keskkohast niidi otsa ja laseme tal võtta kindla asendi. Magneti sihi määrame kindlaks kompassiga. Näeme, et ülesriputatud püsimagnet asetub alati põhja-lõuna suunas.
2. katse. Võtame mõlemasse kätte ühe sirgmagneti ja lähendame teineteisele magneti sama- ja erinimelisi poolusi ning neutraalseid piirkondi. Tunnetame, millised magneti osad tõmbuvad, millised tõukuvad või ei mõjuta teineteist. Selgub, et samanimelised poolused tõukuvad, erinimelised tõmbuvad ja neutraalsed piirkonnad ei mõjuta teineteist.
3. katse. Uurime, kas ja kuidas sõltub magneti mõju pooluste vahelisest kaugusest. Teeme katse kahe magnetnõelaga, mida hoiame seni kinni, kuni nad on asetatud teineteisest soovitud kaugusele. Kui nõelad lahti laseme, saame nende pöördumiskiiruse järgi hinnata jõu suurust: mida kiiremini nõelad liiguvad, seda suurem on nende vahel mõjuv jõud. Katsest näeme, et magnetite pooluste vahelised jõud on seda suuremad, mida lähemal teineteisele poolused asuvad.
4. katse. Uurime, kas magnet tõmbab enda poole kõiki kehasid. Võib-olla tõukab magnet mõnda keha hoopis eemale? Kasutame erinevaid metalle, plaste ja orgaanilisi aineid (info ainete keemilise koostise kohta saad õpetajalt või internetist). Näeme, et magnet ei tõuka eemale ühtki mittemagneetunud keha, tõmbab aga ainult neid kehi, milles on rauda, niklit või koobaltit.
5. katse. Magneedime hoburaudmagnetiga mõne raudeseme (nt raudvasara). Hoiame magnetit ja raudvasarat pikemalt kontaktis ning vaatame, kas pärast magneti eemaldamist käitub raudvasar magnetina. Näeme, et pikka aega magnetväljas olnud raudese muutub ka ise magnetiks.
Mõtle!
- Meil on magnetpulk, millele on peale märgitud põhja- ja lõunapoolus, ning teine magnetpulk, millel pooluseid tähistatud ei ole. Kuidas saaks kindlaks teha, milline on teise magnetpulga põhja- ja milline lõunapoolus?
- Rauast keha tõmbub nii magneti põhja- kui ka lõunapooluse poole. Kas tegemist on magnetiga? Põhjenda.
Magnetväli
Kuidas magnet „teab“, et ta peab teisi rauast kehasid mõjutama? Samasuguse küsimuse esitasime ka elektrilisest vastastikmõjust rääkides ja saime teada, et põhjuseks on elektriväli. Magnetnähtuste korral on vastastikmõju edasikandjaks magnetväli[mõiste: magnetväli – erinevate magnetpooluste või magnetiseeritud kehade vahel mõjuvate jõudude vahendaja (sarnane elektriväljaga)], mis on magneetunud kehade vahel mõjuva jõu vahendaja. Nii nagu elektrivälja, pole ka magnetvälja võimalik näha ega kuidagi teisiti tajuda. Magnetvälja saab kindlaks teha ainult magnetilise vastastikmõju kaudu.
Elektrivälja tekitab elektrilaeng. Magnetvälja puhul on asi keerulisem, sest magnetlaenguid ei ole avastatud. Seda me juba teame, et elektrivoolul on magnetiline toime, mis tähendab, et elektrivool tekitab enda ümber magnetvälja. Aga mis tekitab magnetvälja püsimagneti ümber, kus elektrivoolu ju ei ole? Sellele küsimusele saad vastuse järgmistest peatükkidest.
Elektrilised ja magnetilised nähtused on paljuski sarnased.
- Erinimelised elektrilaengud tõmbuvad ja samanimelised tõukuvad; erinimelised magnetpoolused tõmbuvad ja samanimelised tõukuvad.
- Mida lähemal teineteisele on laengud või magnetpoolused, seda tugevamalt nad kas tõukuvad või tõmbuvad.
- Elektriseerida ja magneetida saab ainult teatud aineid.
Oluline erinevus elektri- ja magnetnähtuste vahel on see, et elektriseeritud kehadel kaob elektriline toime ruttu (mõne minutiga), magnetiline toime kestab palju pikemalt (aastaid).
- Inimene neid oma meeltega ei taju.
- Mõjutavad ainult rauast kehasid.
- Mõjutavad ainult kehasid, kus on vabad laengukandjad.
- Laengute ja magnetpooluste vahel esineb nii tõmbe- kui ka tõukejõud.
- Mõju tugevus sõltub kaugusest.
- Toime kestab aastaid.
Mõtle!
- Millistes kohtades magneti ümber on magnetväli tugevam ja millistes nõrgem?
Jätan meelde
- Püsimagnet on keha, mis säilitab oma magnetilised omadused pika aja vältel.
- Magneti poolused on kohad, kus magneti mõju raudesemetele on kõige tugevam.
- Magneti neutraalpiirkond on ala magneti kahe pooluse vahel, kus magneti mõju raudesemetele või teistele magnetitele on nõrk või puudub üldse.
- Keskkohast üles riputatud magnetpulk võtab põhja-lõuna suuna.
- Samanimelised poolused tõukuvad, erinimelised tõmbuvad, neutraalpiirkonnad ei mõjuta teineteist.
- Magnetiline vastastikmõju on seda suurem, mida väiksem on poolustevaheline kaugus.
- Magnetpoolused tõmbavad ainult rauda sisaldavaid kehi, aga ei tõuka ühtegi keha.
- Magnetväli on magneetunud kehade vahel mõjuva jõu edasikandja.
