En magnet är något som bär med sig ett statiskt magnetfält. Det finns många olika typer av magneter. De man oftast hittar är permanentmagneter som är tillverkade av vissa speciella metaller, särskilt järn, eller är blandningar av dessa metaller och andra saker (som gummi eller keramik). Andra typer av magneter kräver att elektricitet flödar genom spiralformade trådar för att skapa ett magnetfält. Vissa magneter är kombinationer av dessa – de har tråd lindad runt en järnkärna.
Även enskilda partiklar som snurrande elektroner har magnetfält omkring sig, så vi kan också kalla elektroner för ”magneter”. Permanenta magneter är faktiskt de material där elektronerna för det mesta snurrar i samma riktning. De flesta elektroner i de flesta material är parade med andra elektroner som snurrar i motsatt riktning, men vissa material som järn har många oparade elektroner. Dessa kan ge upphov till nettomagnetism när de interagerar med varandra så att de har lägre energi när de snurrar i samma riktning. Vissa material har oparade elektroner som interagerar med andra så att de i genomsnitt snurrar i motsatt riktning – dessa ger usla magneter (vi kallar dem ”antiferromagneter”).
Man kan tänka sig två krav för att göra en vanlig permanentmagnet. För det första måste elektronspinnarna ha rätt växelverkan för att få dem att rada upp sig tillsammans. Det innebär att energin måste sänkas när de ställer sig i linje. Även då kommer de inte att rada upp sig om de inte är tillräckligt kalla, precis som vattenmolekyler inte kommer att rada upp sig för att bilda is om de inte är tillräckligt kalla. När det väl har bildats många domäner av uppradade spinn, måste något få domänerna att ställa upp sig själva. Annars blir det magnetiska materialet som en samling små magneter som pekar åt olika håll, så att deras fält upphävs. Genom att applicera ett stort fält från en annan magnet kan man få domänernas magnetiska riktningar att stämma överens. I den typ av material som används för permanentmagneter fastnar dessa domänriktningar för det mesta, i stället för att slappna av tillbaka till motsatta riktningar.
De magneter som behöver elektricitet för att flöda kallas elektromagneter. Ett magnetfält kan förändras när strömmen i trådarna ändras. Jag specificerade dock ”statisk” ovan för att utesluta ljus som ”magnet”. Ljusvågor består av oscillerande elektriska och magnetiska fält som färdas med ljusets hastighet, och jag ville inte inkludera detta i definitionen av vad en magnet är.
Tom J. (och mike w)

(publicerad den 22/10/2007)