Sự khác biệt giữa nam châm thu hút và đẩy lùi là gì?

Nam châm từ lâu đã mê hoặc loài người bởi khả năng bí ẩn của chúng là tác dụng lực lên các vật thể ở gần mà không cần bất kỳ tiếp xúc vật lý nào. Hiện tượng này được cho là do tính chất cơ bản của nam châm được gọi làtừ tính. Một trong những khía cạnh hấp dẫn nhất của từ tính là sự phân đôi giữa lực hút và lực đẩy của nam châm. Hiểu được sự khác biệt giữa hai hiện tượng này liên quan đến việc đi sâu vào thế giới vi mô củatừ trườngvà hành vi của các hạt tích điện.

Sự thu hút:

Khi đưa hai nam châm lại gần nhau với các cực đối diện hướng vào nhau thì chúng xuất hiện hiện tượng hút. Điều này xảy ra do sự liên kết của các miền từ tính bên trong nam châm. Các miền từ tính là các vùng cực nhỏ trong đó các mô men từ nguyên tử được sắp xếp theo cùng một hướng. Khi thu hút nam châm, các cực đối diện (bắc và nam) đối diện nhau, dẫn đến từ trường tương tác theo cách kéo các nam châm lại với nhau. Lực hấp dẫn này là biểu hiện của xu hướng các hệ thống từ tính tìm kiếm trạng thái năng lượng thấp hơn, trong đó các miền từ tính thẳng hàng góp phần vào sự ổn định chung của hệ thống.

Lực đẩy:

Ngược lại, hiện tượng đẩy xảy ra khi các cực cùng tên của nam châm hướng vào nhau. Trong trường hợp này, các miền từ thẳng hàng được sắp xếp sao cho chúng chống lại sự tương tác giữa hai nam châm. Lực đẩy phát sinh từ bản chất cố hữu của từ trường là đối kháng nhau khi các cực cùng tên ở gần nhau. Hành vi này là hệ quả của nỗ lực đạt được trạng thái năng lượng cao hơn bằng cách giảm thiểu sự liên kết của các khoảnh khắc từ tính, vì lực đẩy ngăn cản các miền từ tính thẳng hàng.

Quan điểm kính hiển vi:

Ở cấp độ vi mô, hoạt động của nam châm có thể được giải thích bằng chuyển động của các hạt tích điện, đặc biệt là các electron. Các electron mang điện tích âm chuyển động không ngừng trong nguyên tử. Chuyển động này tạo ra một mômen từ cực nhỏ liên kết với mỗi electron. Trong các vật liệu có tính chất sắt từ, chẳng hạn như sắt, các mô men từ này có xu hướng sắp xếp theo cùng một hướng, dẫn đến hiện tượng từ hóa tổng thể của vật liệu.

Khi nam châm hút nhau, các mômen từ thẳng hàng sẽ tăng cường lẫn nhau, tạo ra hiệu ứng tích lũy hút các nam châm lại với nhau. Mặt khác, khi nam châm đẩy nhau, các mômen từ thẳng hàng được sắp xếp theo cách chống lại tác động từ bên ngoài, dẫn đến một lực đẩy các nam châm ra xa nhau.