Magneettisuus

Magneettisuus on ilmiö, jossa magneettiset momentit ja liikkuvat varaukset synnyttävät ja kokevat magneettikenttiä. Se ilmenee sekä atomi- ja aineen sisäisellä tasolla että makroskooppisella tasolla, esimerkiksi pysyvinä magneetteina sekä sähkövirtojen aiheuttamina väliaikaisina kenttinä.

Magneettinen kenttä voidaan kuvata B- ja H-kenttinä. B kuvaa magneettista tiheyskenttää, joka syntyy sekä ulkoisista virtapiireistä että magnetoituneen materiaalin hetkistä. H on kenttä, jonka tuottaa vapaasti kulkevat virtaukset. Materiaalin magnetoituminen M liittyy näihin kenttiin kaavalla B = μ0(H + M). Lineaarisissa, isotrooppisissa materiaaleissa B = μ μ0 H, missä μ on suhteellinen permeabiliteetti. Magaattiset ominaisuudet määräytyvät erityisesti elektronien spinin ja vuorovaikutusten, kuten exchange-voiman, tuloksena.

Magneettisuus jaetaan pääosin kolmeen luokkaan: ferromagnetismiin, paramagnetismiin ja diamagnetismiin. Ferromagneettiset aineet voivat muodostaa pysyviä magnetoituneita tiloja ja osoittavat hysteresiä; paramagnettiset aineet ovat ulkoisen kentän suuntaan heikosti vasteisia; diamagnetiset aineet hylkivät magneettikenttiä hieman. Ferromagnetismi perustuu elektronien spinin ja orbitalien vuorovaikutuksiin.

Sovelluksia ovat muun muassa sähkömoottorit, generaattorit ja transformaattorit, magnettinen tallennus (kuten magnettiset levyt ja osa muistitekniikoista) sekä lääketieteellinen kuvantaminen MRI. Maapallon magneettikenttä johtuu geodynaamisesta toiminnasta ulkokerroksen nestemäisessä raudassa, ja se toimii suunnannäyttäjänä kompassille sekä suojana säteilyltä.