ลองนึกภาพ: คุณอยู่ในห้องครัว หยิบแม่เหล็กติดตู้เย็นขึ้นมาโดยไม่ตั้งใจ แต่กลับพบว่ามันไม่ติดประตูตู้เย็นสแตนเลสของคุณ ความคับข้องใจที่พบบ่อยนี้เผยให้เห็นความจริงทางวิทยาศาสตร์อันน่าทึ่งเกี่ยวกับแม่เหล็ก ซึ่งเป็นพลังพื้นฐานที่ควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัสดุด้วยวิธีที่ซับซ้อนมากกว่าที่คนส่วนใหญ่จะเข้าใจ
แม่เหล็กเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่และการหมุนของอิเล็กตรอนภายในวัสดุ เมื่อโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมหรือโมเลกุลเรียงตัวรวมกัน วัสดุจะแสดงคุณสมบัติแม่เหล็กขนาดมหภาค วัสดุจำแนกตามลักษณะแม่เหล็ก:
วัสดุแม่เหล็กที่คุ้นเคยมากที่สุด ได้แก่ เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล และโลหะผสมของพวกมัน แสดงให้เห็นแรงดึงดูดที่รุนแรงต่อสนามแม่เหล็ก และสามารถคงสภาพความเป็นแม่เหล็กไว้ได้ ทำให้เกิดเป็นแม่เหล็กถาวร สิ่งนี้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางกลควอนตัมระหว่างอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ซึ่งสร้างบริเวณที่มีแม่เหล็กตามธรรมชาติที่เรียกว่าโดเมน
วัสดุ เช่น อะลูมิเนียมและแพลตตินัมแสดงแรงแม่เหล็กชั่วคราวที่อ่อนแอเมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก เนื่องจากมีการจัดตำแหน่งแบบสุ่มของการหมุนของอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ ซึ่งบางส่วนจัดเรียงอยู่ใต้สนามแม่เหล็กภายนอก
วัสดุเหล่านี้ประกอบด้วยอะตอมที่มีโมเมนต์แม่เหล็กตรงข้ามซึ่งมีกำลังเท่ากัน ส่งผลให้ไม่มีแม่เหล็กสุทธิ ตัวอย่าง ได้แก่ แมงกานีสออกไซด์และนิกเกิลออกไซด์
คล้ายกับแอนติเฟอร์โรแมกเนติก แต่มีโมเมนต์ตรงข้ามกันไม่เท่ากัน วัสดุเหล่านี้ (เช่น เฟอร์ไรต์) มีแรงแม่เหล็กสุทธิที่อ่อนแอ
วัสดุทุกชนิดมีคุณสมบัติที่อ่อนแอ นั่นคือ ขับไล่สนามแม่เหล็กผ่านสนามแม่เหล็กที่ตรงข้ามกันจากการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของอิเล็กตรอน ทองแดงและน้ำเป็นตัวอย่างทั่วไปที่ไดอะแมกเนติซึมมีอิทธิพลเหนือ
โลหะ เช่น ทองแดงและทอง มีสนามแม่เหล็กเพียงเล็กน้อย เนื่องจากอิเล็กตรอนที่จับคู่กันจะตัดโมเมนต์แม่เหล็กออกไป อย่างไรก็ตาม การแนะนำองค์ประกอบเฟอร์โรแมกเนติก (เช่น การเติมเหล็กลงในทอง) สามารถกระตุ้นคุณสมบัติทางแม่เหล็กสำหรับการใช้งานเฉพาะทางได้
พฤติกรรมทางแม่เหล็กของเหล็กกล้าไร้สนิมขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลึก ซึ่งพิจารณาจากปริมาณโครเมียมและนิกเกิล:
การทดสอบแม่เหล็กอย่างง่ายเผยให้เห็นว่าคุณกำลังถือประเภทใด หากเกาะติด แสดงว่าเป็นสแตนเลสชนิดเฟอริติกหรือมาร์เทนซิติก
วัสดุเช่นไม้ พลาสติก และแก้ว ขาดการกำหนดค่าอิเล็กตรอนที่จำเป็นสำหรับการสร้างโดเมนแม่เหล็ก ปฏิกิริยาไดอะแมกเนติกหรือพาราแมกเนติกที่อ่อนโดยธรรมชาติของพวกมันสร้างแรงที่เล็กเกินไปจนเกิดแรงดึงดูดที่เห็นได้ชัดเจน
ตั้งแต่ลำโพงที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นเสียงผ่านแม่เหล็กแบบสั่น ไปจนถึงฮาร์ดไดรฟ์ที่จัดเก็บข้อมูลด้วยแม่เหล็ก และสมาร์ทโฟนที่ใช้เซ็นเซอร์แม่เหล็กสำหรับการตรวจจับการวางแนว
เครื่องสแกน MRI ใช้สนามแม่เหล็กอันทรงพลังสำหรับการถ่ายภาพภายในแบบไม่รุกราน ในขณะที่การบำบัดด้วยแม่เหล็ก (แม้จะถกเถียงกันทางวิทยาศาสตร์) ยังคงดำเนินต่อไป
มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครนแม่เหล็กที่รับน้ำหนักได้หลายตันแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ทางกลของแม่เหล็ก เสริมด้วยเทคโนโลยีการแยกแร่และแบริ่งแม่เหล็กไร้แรงเสียดทาน
รถไฟ Maglev ที่ลอยอยู่บนสนามแม่เหล็กจะมีความเร็วที่น่าทึ่ง ในขณะที่ยานพาหนะไฟฟ้าอาศัยหลักการแม่เหล็กในการขับเคลื่อน
จากแม่เหล็กติดตู้เย็นไปจนถึงอุปกรณ์ทางการแพทย์ช่วยชีวิต พลังที่มองไม่เห็นของแม่เหล็กยังคงปฏิวัติเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกันก็นำเสนอขอบเขตทางวิทยาศาสตร์ใหม่สำหรับการสำรวจ
ลองนึกภาพ: คุณอยู่ในห้องครัว หยิบแม่เหล็กติดตู้เย็นขึ้นมาโดยไม่ตั้งใจ แต่กลับพบว่ามันไม่ติดประตูตู้เย็นสแตนเลสของคุณ ความคับข้องใจที่พบบ่อยนี้เผยให้เห็นความจริงทางวิทยาศาสตร์อันน่าทึ่งเกี่ยวกับแม่เหล็ก ซึ่งเป็นพลังพื้นฐานที่ควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัสดุด้วยวิธีที่ซับซ้อนมากกว่าที่คนส่วนใหญ่จะเข้าใจ
แม่เหล็กเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่และการหมุนของอิเล็กตรอนภายในวัสดุ เมื่อโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมหรือโมเลกุลเรียงตัวรวมกัน วัสดุจะแสดงคุณสมบัติแม่เหล็กขนาดมหภาค วัสดุจำแนกตามลักษณะแม่เหล็ก:
วัสดุแม่เหล็กที่คุ้นเคยมากที่สุด ได้แก่ เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล และโลหะผสมของพวกมัน แสดงให้เห็นแรงดึงดูดที่รุนแรงต่อสนามแม่เหล็ก และสามารถคงสภาพความเป็นแม่เหล็กไว้ได้ ทำให้เกิดเป็นแม่เหล็กถาวร สิ่งนี้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางกลควอนตัมระหว่างอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ซึ่งสร้างบริเวณที่มีแม่เหล็กตามธรรมชาติที่เรียกว่าโดเมน
วัสดุ เช่น อะลูมิเนียมและแพลตตินัมแสดงแรงแม่เหล็กชั่วคราวที่อ่อนแอเมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก เนื่องจากมีการจัดตำแหน่งแบบสุ่มของการหมุนของอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ ซึ่งบางส่วนจัดเรียงอยู่ใต้สนามแม่เหล็กภายนอก
วัสดุเหล่านี้ประกอบด้วยอะตอมที่มีโมเมนต์แม่เหล็กตรงข้ามซึ่งมีกำลังเท่ากัน ส่งผลให้ไม่มีแม่เหล็กสุทธิ ตัวอย่าง ได้แก่ แมงกานีสออกไซด์และนิกเกิลออกไซด์
คล้ายกับแอนติเฟอร์โรแมกเนติก แต่มีโมเมนต์ตรงข้ามกันไม่เท่ากัน วัสดุเหล่านี้ (เช่น เฟอร์ไรต์) มีแรงแม่เหล็กสุทธิที่อ่อนแอ
วัสดุทุกชนิดมีคุณสมบัติที่อ่อนแอ นั่นคือ ขับไล่สนามแม่เหล็กผ่านสนามแม่เหล็กที่ตรงข้ามกันจากการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของอิเล็กตรอน ทองแดงและน้ำเป็นตัวอย่างทั่วไปที่ไดอะแมกเนติซึมมีอิทธิพลเหนือ
โลหะ เช่น ทองแดงและทอง มีสนามแม่เหล็กเพียงเล็กน้อย เนื่องจากอิเล็กตรอนที่จับคู่กันจะตัดโมเมนต์แม่เหล็กออกไป อย่างไรก็ตาม การแนะนำองค์ประกอบเฟอร์โรแมกเนติก (เช่น การเติมเหล็กลงในทอง) สามารถกระตุ้นคุณสมบัติทางแม่เหล็กสำหรับการใช้งานเฉพาะทางได้
พฤติกรรมทางแม่เหล็กของเหล็กกล้าไร้สนิมขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลึก ซึ่งพิจารณาจากปริมาณโครเมียมและนิกเกิล:
การทดสอบแม่เหล็กอย่างง่ายเผยให้เห็นว่าคุณกำลังถือประเภทใด หากเกาะติด แสดงว่าเป็นสแตนเลสชนิดเฟอริติกหรือมาร์เทนซิติก
วัสดุเช่นไม้ พลาสติก และแก้ว ขาดการกำหนดค่าอิเล็กตรอนที่จำเป็นสำหรับการสร้างโดเมนแม่เหล็ก ปฏิกิริยาไดอะแมกเนติกหรือพาราแมกเนติกที่อ่อนโดยธรรมชาติของพวกมันสร้างแรงที่เล็กเกินไปจนเกิดแรงดึงดูดที่เห็นได้ชัดเจน
ตั้งแต่ลำโพงที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นเสียงผ่านแม่เหล็กแบบสั่น ไปจนถึงฮาร์ดไดรฟ์ที่จัดเก็บข้อมูลด้วยแม่เหล็ก และสมาร์ทโฟนที่ใช้เซ็นเซอร์แม่เหล็กสำหรับการตรวจจับการวางแนว
เครื่องสแกน MRI ใช้สนามแม่เหล็กอันทรงพลังสำหรับการถ่ายภาพภายในแบบไม่รุกราน ในขณะที่การบำบัดด้วยแม่เหล็ก (แม้จะถกเถียงกันทางวิทยาศาสตร์) ยังคงดำเนินต่อไป
มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครนแม่เหล็กที่รับน้ำหนักได้หลายตันแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ทางกลของแม่เหล็ก เสริมด้วยเทคโนโลยีการแยกแร่และแบริ่งแม่เหล็กไร้แรงเสียดทาน
รถไฟ Maglev ที่ลอยอยู่บนสนามแม่เหล็กจะมีความเร็วที่น่าทึ่ง ในขณะที่ยานพาหนะไฟฟ้าอาศัยหลักการแม่เหล็กในการขับเคลื่อน
จากแม่เหล็กติดตู้เย็นไปจนถึงอุปกรณ์ทางการแพทย์ช่วยชีวิต พลังที่มองไม่เห็นของแม่เหล็กยังคงปฏิวัติเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกันก็นำเสนอขอบเขตทางวิทยาศาสตร์ใหม่สำหรับการสำรวจ
