μαγνητισμός

Θεμελιώδες κεφάλαιο της φυσικής που αναφέρεται στις μαγνητικές αλληλεπιδράσεις των σωμάτων. Αρχικά μελετήθηκε ως μεμονωμένη περιοχή της φυσικής, αλλά γρήγορα έγινε αντιληπτό το γεγονός ότι οι μαγνητικές δυνάμεις αποτελούν αναπόσπαστο μέρος των αλληλεπιδράσεων μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων. Έτσι τέθηκαν οι βάσεις για την ενοποίηση των θεωριών του μ. και του ηλεκτρισμού, που επιτεύχθηκε αργότερα, υπό τον τίτλο ηλεκτρομαγνητισμός (βλ. λ. ηλεκτρισμός). Εξετάζοντας ένα σώμα που εισάγεται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, διαπιστώνουμε ότι μαγνητίζεται εξ επαγωγής, εμφανίζονται δηλαδή στην επιφάνειά του μαγνητικοί πόλοι (βλ. λ. μαγνήτης). Η ιδιότητα αυτή εκδηλώνεται με διαφορετική μορφή και με διαφορετική ένταση (μπορεί να είναι προσωρινή ή μόνιμη) στα διάφορα σώματα που, ανάλογα με τη μαγνητική τους συμπεριφορά, διακρίνονται ακριβώς σε διαμαγνητικά, παραμαγνητικά και σιδηρομαγνητικά. Τα διαμαγνητικά σώματα, αν τοποθετηθούν κοντά σε έναν μαγνήτη, μαγνητίζονται πολύ ασθενώς εξ επαγωγής και κατά τέτοιον τρόπο, ώστε να εμφανίζουν, μακροσκοπικώς, τον επαγόμενο βόρειο πόλο απέναντι στον επάγοντα βόρειο πόλο. Τα παραμαγνητικά σώματα, αντίθετα, υποκείμενα στη δράση ενός μαγνητικού πεδίου, εμφανίζουν ένα επαγόμενο ασθενές πεδίο, με διεύθυνση που συμπίπτει με εκείνη του επάγοντος πεδίου· με μεγαλύτερη ακρίβεια στο άκρο μιας μικρής ράβδου που βρίσκεται πιο κοντά στον βόρειο πόλο του επάγοντος μαγνήτη, εμφανίζεται ένας νότιος πόλος και στο αντίθετο άκρο ένας βόρειος πόλος. Ως σιδηρομαγνητικά σώματα ορίζονται εκείνα που, σε αναλογία προς τον σίδηρο, παρουσιάζουν τις ίδιες ιδιότητες με εκείνες των παραμαγνητικών σωμάτων, αλλά αρκετά πιο έντονες. Η κβαντική θεωρία του μ. επέτρεψε να δοθεί μια ικανοποιητική εξήγηση των μαγνητικών φαινομένων, τα οποία ερμηνεύονται ως επακόλουθο των κινήσεων των ηλεκτρονίων στα άτομα. Κάθε ηλεκτρόνιο με επιταχυνόμενη κίνηση, κατά μήκος μιας κλειστής τροχιάς, μπορεί να θεωρηθεί ισοδύναμο με έναν βρόχο ρεύματος μικρής έντασης, που δίνει αφορμή σε μια μαγνητική ροπή· επιπροσθέτως, τα ηλεκτρόνια, περιστρεφόμενα γύρω από τον άξονά τους, εμφανίζουν μια ενδογενή στροφορμή (σπιν) και μια μαγνητική ροπή που συνδέεται με αυτή. Τόσο η μαγνητική ροπή, που οφείλεται στην κίνηση του ηλεκτρονίου, όσο και εκείνη που οφείλεται στο σπιν του, έχουν την τιμή μιας μαγνητόνης του Μπορ. Η δράση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου προκαλεί μια μεταβολή στην ταχύτητα κίνησης των ηλεκτρονίων με επακόλουθο τη μεταβολή των μαγνητικών ροπών. Ουσιαστικά το πεδίο δημιουργεί πρόσθετους βρόχους ρεύματος και επάγει νέες μαγνητικές ροπές. Οι μεταβολές αυτές (δηλαδή οι κατευθύνσεις των πεδίων των νέων βρόχων) τείνουν να αντιταχθούν στο πεδίο που τις παράγει (νόμος του Λεντζ). Αυτή είναι η αιτία του διαμαγνητισμού, γενικό μαγνητικό φαινόμενο μιας μεγάλης κατηγορίας υλικών, που όμως σε πολλά από αυτά καλύπτεται από άλλα και πιο έντονα μαγνητικά φαινόμενα. Τα διαμαγνητικά σώματα είναι εκείνα στα οποία οι μαγνητικές ροπές των ηλεκτρονίων έχουν ανά δύο αντίθετη φορά και αναιρούνται αμοιβαία. Από αυτό προκύπτει ότι τα άτομα (ή τα μόρια) έχουν συνολική εσωτερική μαγνητική ροπή μηδέν και δεν δίνουν αφορμή σε μαγνητικές δράσεις διαφορετικές από εκείνες του διαμαγνητισμού. Τα σώματα που αποτελούνται από άτομα (ή μόρια) των οποίων η συνισταμένη μαγνητική ροπή είναι διάφορη του μηδενός (της τάξης μιας μαγνητόνης του Μπορ), είναι παραμαγνητικά. Υπό την επίδραση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, οι μαγνητικές ροπές των ατόμων (ή των μορίων) που τα αποτελούν, τείνουν να προσανατολιστούν παράλληλα προς αυτό, ώστε να ελαχιστοποιηθεί η δυναμική ενέργεια του συστήματος. Το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο δεν προκαλεί έτσι ένα μαγνητικό πεδίο εντός του υλικού, αλλά προσανατολίζει τις προϋπάρχουσες μαγνητικές ροπές. Αυτή η δράση προσανατολισμού –και οι εκδηλώσεις που προέρχονται από αυτήν– είναι τόσο μεγαλύτερη, όσο πιο έντονο είναι το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, στο οποίο υπόκειται το υλικό. Οριακά, υπό την επίδραση του μαγνητικού πεδίου με άπειρη ένταση θα έχουμε έναν πλήρη προσανατολισμό. Μια τρίτη κατηγορία υλικών αποτελείται από τα σιδηρομαγνητικά σώματα. Σε αυτά, τα άτομα (ή μόρια) έχουν εκ δομής ισχυρές ατομικές μαγνητικές ροπές οι οποίες μάλιστα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Το αποτέλεσμα είναι να δημιουργούνται –σε όλη την έκταση του σώματος– περιοχές με κατά τόπους προσανατολισμένες ροπές προς την ίδια κατεύθυνση, χωρίς καν την ύπαρξη εξωτερικού πεδίου. Οι περιοχές αυτές αντιστοιχούν σε πολύ μικρούς μαγνήτες (που ονομάζονται στοιχειώδεις μαγνήτες του Βάις) οι οποίοι, με την επίδραση ενός εξωτερικού πεδίου, προσανατολίζονται παράλληλα προς αυτό. Τέλος, μια επιπλέον κατηγορία αφορά τα σώματα που παρουσιάζουν το φαινόμενο του αντισιδηρομαγνητισμού. Σε αυτά, η κάθε μαγνητική ροπή διατάσσεται με τάξη (ανάλογα με ό,τι συμβαίνει στα σιδηρομαγνητικά σώματα) αλλά κατά κεφαλή και ουρά, κατά τρόπο ώστε να αλληλοαναιρούνται, δίνοντας ένα ολικό άθροισμα μηδέν. Η συμπεριφορά αυτή εμφανίζεται σε μερικά οξείδια (για παράδειγμα, στα οξείδια του μαγγανίου).

* * *

ο

1. η ελκτική ιδιότητα τού μαγνήτη

2. το σύνολο τών φαινομένων που προέρχονται από τις ιδιότητες τού μαγνήτη («γήινος μαγνητισμός» — το σύνολο τών μαγνητικών φαινομένων που παρατηρούνται στη γήινη σφαίρα και συνδέονται με αυτήν)

3. το μέρος τής φυσικής που πραγματεύεται τις ιδιότητες τών μαγνητών και τη συμπεριφορά τών κάθε προελεύσεως μαγνητικών πεδίων

4. φρ. «ζωικός μαγνητισμός»

μτφ. α) η άσκηση ισχυρής και μυστηριώδους επιβολής από έναν άνθρωπο σε κάποιον άλλο

β) η θεωρία για τη σχέση μεταξύ τών φυσικών δυνάμεων και τής επίδρασης που ασκούν πάνω στα όντα και ειδικότερα στο ανθρώπινο σώμα, αλλ. μεσμερισμός.

[ΕΤΥΜΟΛ. < μαγνητίζω. Η λ. μαρτυρείται από το 1799 στον Α. Γαζή].