Mágnesi potenciál

l. Elektromos mértékegységek és Elektromos potenciál.

Mágnesi zivatar

l. Sarkfény.

Mágnes-nyaláb

l. Mágnesség.

Mágnesség

A mágnesvaskőnek (l. o.) megvan az a tulajdonsága, hogy felületének nagy részében a hozzá közelített vas- v. acéldarabkákat magához vonzza. E vasércet természetes mágnesnek nevezik, megkülönböztetésül az olyan acéldarabtól, melyben ezt a tulajdonságot bizonyos mesterséges műveletek által keltik, s melyet emiatt mesterséges mágnesnek hívnak. Mindkétféle mágnesnek a vasra gyakorolt vonzása könnyen kimutatható akár egy felfüggesztett kis vasgolyó, az ugynevezett mágnes-inga segítségével, mely a hozzá közelített mágnes hatása alatt egyensúlyhelyzetéből kitér, akár pedig azáltal, hogy a mágnest vasporban megforgatjuk; ha azt abból kivesszük, látjuk, hogy az - bár különböző részeiben nem egyformán sűrün - egész pamatokban róla lecsüngő vasporral telerakódott. E kisérletnél nem okvetlenül szükséges, hogy a vasgolyócska vagy vaspor a mágnessel közvetlenül érintkezzék; a vonzás már bizonyos távolságban a levegőn át történik, sőt más közbeiktatott anyagokon (p. papir-, fa-, üveglemezen) át ugyanoly erővel történik, mint a levegőn vagy pedig a légüres téren át. A vason és acélon kivül még más anyagok is vannak, melyekre a mágnesek - bár sokkal csekélyebb, de még könnyen észrevehető mértékben - vonzást gyakorolnak. Ilyenek a nikol, kobalt és alacsony hőfoknál a króm. Ha pálcaalaku acélmágnest vasporba mártunk, akkor az felületének különböző részein különböző sűrü és különböző hosszuságu pamatokat alakító porréteggel vonódik be, mint az 1. ábra mutatja.

[ÁBRA] 1. ábra. Vasporba mártott mágnespálca.

A lerakódott vaspor sugaras alakja arra enged következtetni, hogy a mágnes vonzása két - végeihez közel fekvő pontból - mintegy két középpontból indul ki. A rúd közepe felé a lerakódott réteg mindinkább ritkul, közepe táján teljesen hiányzik. A mágnesnek ama két pontját, melyből a por sugarai kiindulni látszanak, a mágnes sarkainak (pólus) nevezzük, középső keresztmetszetét semleges (neutrális) vonalnak. Határozottabban feltüntethetők a sarkok és a neutrális vonal, ha a kisérletet a következőképen módosítjuk: Az acélmágnest papirlappal letakarjuk, s hogy a papirlap ne görbüljön, azt a mágnes körül azzal egyenlő vastagságu fadeszkácskákkal v. kemény papirral alátámasztjuk. A papirosra szűrő szitán át finom vasport hintünk, mialatt a papirlapot gyöngéden rezegtetjük. A vaspor szabályos vonalakban lerakódik, a keletkező alakot a 2. ábra mutatja.

[ÁBRA] 2. ábra. Vaspor elrendezkedése mágnes fölött.

Az igy előállított ábra nemcsak a pólusokat tünteti fel, hanem a két pólusból kiinduló vonalak az u. n. erővonalak egymással való egyesülésére, a pólusok kölcsönös vonzására is enged következtetni. A természetes mágneseknél szabálytalan alakjoknál és egyenlőtlen anyagi szerkezetüknél fogva pólusaiknak fekvése és az erővonalak alakja is többnyire szabálytalan, néha kettőnél több pólusuk is van, ami egyébiránt a mesterséges mágneseknél is helytelen mágnesezésük folytán előfordulhat vagy szándékosan is előidézhető. A mágneses hatások tanulmányozásához ennélfogva célszerüen nem a természetes mágneseket, hanem szabályos alaku és rendszeresen mágnesezett mesterséges mágneseket használunk. ha egyenes rúdalaku mágnest ugy függesztünk fel, hogy vizszintes síkban szabadon foroghat (lenghet), akkor azt vesszük észre, hogy két pólusán át fektetve, képzelt tengelyével mindig közel a földrajzi meridián irányához párhuzamosan helyezkedik el. Ha a mágnest e helyzetéből kitérítjük, akkor az, miután elbocsátottuk, néhány ide-oda lengés után megint az előbbi helyzetében állapodik meg. Az egyik pólusa tehát mindig észak felé, a másik dél felé helyezkedik. Az elsőt ennélfogva a mágnes északi, az utóbbit déli sarkának nevezzük. Ha most két mágnes sarkainak egymásra gyakorolt hatását vizsgálva egy, kézben tartott mágnes valamelyik sarkával egy szabadon lengő mágnes egyik sarkához közeledünk, akkor azt fogjuk tapasztalni, hogy a két mágnesnek egymáshoz közelített két sarka egymásra mindenkor vonzó hatást gyakorol, ha különnemüek, azaz az egyik északi, a másik déli, ellenben hogy kölcsönös hatásuk taszításban nyilvánul, ha egynemüek, azaz ha mindkettő északi vagy mindkettő déli sark. Ennélfogva a mágnesek poláros hatásának törvényenként kimondhatjuk, hogy az egynemü sarkok egymást taszítják, a különnemü sarkok egymást vonzzák. Ha egy mágnesnek egyik sarkával szabadon mozgó (felfüggesztett) lágyvasrúdhoz közeledünk és a lágyvasrudat mágnes tulajdonságaira nézve vizsgáljuk, akkor azt tapasztaljuk, hogy a lágyvas a mágnes behatása alatt szintén poláris mágnességet vett föl. A lágyvasnak a mágnes-sark közelében lévő vége azzal különnemü sarkká válik, s általa vonzatik, elfordított vége pedig azzal egynemű sarkká válik. Ebben a lágyvasban keltett poláros M. annál erősebb, minél közelebb van az a mágneshez, legerősebb tehát a közvetetlen érintésnél. De mihelyt a mágnest a lágyvastól eltávolíthatjuk, annak keltett M.-e rögtön csökken s ha a mágnest elég nagy távolságba hozzuk, teljesen megszünik. A lágyvas M.-e tehát csak ideiglenes, miről azáltal is meggyőződhetünk, hogy ha annak ugyanazon végéhez a megfordított mágnesrúddal közeledünk, az ezen mágnessark felé is vonzást mutat, hogy tehát most az előbb keltett M.-ével ellenkező értelemben van mágnesezve. A lágyvas M.-e tehát csak ideiglenes, azaz csak addig tart, mig az állandó azaz a M.-et állandóan megtartó /mágneshez elég közel van.

[ÁBRA] 3. ábra. Mágneslánc.

A M.-nek ez ideiglenes keltétét mágneses gerjesztésnek nevezzük, melynek kisérleti feltüntetésére célszerüen egy erős állandó mágnest és több különböző nagyságu lágyvasrudat használhatunk. Az állandó mágnes behatása alatt a legnagyobbik lágyvasrúd mágnessé válván, hozzá tapad s általa fölemelhető. Másik vége most mint mágnessark a következő kisebb vasrúdban M.-et gerjeszt, ugy hogy ez az utóbbihoz tapadván, általa szintén fölemelhető stb. Ha az utolsó legkisebb lágyvasrudat szabad végével még vasporba mártjuk, akkor ez keltett M.-éhez mérten a vasporból is bizonyos mennyiséget emelve tart. Ilyformán képezhető a gerjesztett mágneseknek egész láncolata (lásd a 3. ábrát). De mihelyt a mágnest a legnagyobb lágyvasrúdtól eltávolítjuk, a lánc rögtön felbomlik és az egyes vasrudacskák leesnek. Acélban a mágneses indukció nehezebben történik; de a keltett M.-vidzont nem szünik meg, ha az acélt az indukáló mágnestől el is távolítjuk, hanem benne - legalább részben - mint állandó M. megmaradt. Ha tehát acélból állandó mágneseket akarunk készíteni, akkor a mágnesezésnek egyik módja abban ál, hogy a mágnesezendő acélt az állandó mágnes közelébe vagy azzal közvetlen érintkezésbe hozzuk. Ezen módszert tehát indukció útján történő mágnesezésnek nevezhetjük. A mágnesezésnek egy másik módja abban áll, hogy a megmágnesezendő acélon kész mágnest bizonyos szabályos módon végigcsúsztatunk. Az idetartozó többféle eljárások között egyik egyszerübb abban áll, hogy a kész mágnes egyik sarkát az acélrúd egyik végétől másik végéig csúsztatjuk s magas ívben a kiindulási ponthoz visszatérve, ugyanazon műveletet többször ismételjük. Az acél ama vége, melyen a csúsztatást kezdtük, a mágnesező sarkkal egynemü, másik vége pedig azzal különnemü sarokká válik (l. 4. ábra).

[ÁBRA] 4. ábra. Mágnesezés egyszerü húzással.

Mai nap a jelzett módszereknél célszerübben alkalmazzák az elektromos árammal való mágnesezést (l. Elektrodinamika). A mondottak szerint különbséget kell tehát tennünk ideiglenes és állandó M. között s mint anyagokat, amelyek a M.-nek egyik vagy másik formáját felveszik, a lágy vasat s a kemény acélt neveztük meg. De miután a vas és acél fajtái igen különbözők és egymásba átmenők, világos, hogy bennök gyakran mindkétféle M. gerjeszthető, s hogy aszerint, amint valamely vasnem az egyik vagy másik tipushoz közelebb áll, benne a megfelelő tulajdonság is tulsúlyban lesz. A kemény acélból készült mesterséges mágnesek szokásos alakjai: 1. az egyenes derékszögü négyszög-keresztmetszetü vagy hengeres rúdalak; 2. a vékony acéllemezből készült, két vége felé mindinkább keskenyedő s csúcsba végződő tűalak és 3. a patkóalak.

A keltett M.-nek ereje sokféle körülménytől függ: a mágnesezés módjától, az acél minőségétől és annak alakjától és méreteitől. Ha valamely mágnesezett acél a M.-nek ama fokát éri el, melynél magasabbat állandóan meg nem tarthat, akkor azt telítettnek nevezzük. A mágnes mágneses erejének megitélése többféle módon történhetik.

[ÁBRA] 5. ábra. 12. mágnesrúdból összeállított mágnesnyaláb.

A legrégibb és legszembetünőbb módszer, melynek alapján egy mágnes erejére következtethetünk, hordóképességének mérésén alapszik. De az összefüggés a mágnes hordóképessége és annak mágneses ereje között éppen nem egyszerü s általánosságban - azaz bármilyen alaku mágnesre nézve érvényes matematikai alakban - nem is ismeretes. De annyit mindenesetre állíthatunk, hogy a nagyobb hordóképességből nagyobb mágneses erőre is következtethetünk. Egy mágnesnek hordóképessége a tömegével növekedik, de sokkal lassabban, mint az utóbbi. A tapasztalat azonkivül még azt is mutatja, hogy egy darabból álló nagyobb mágnes hordóképessége nem oly nagy, mint egy ugyanakkora tömegü, de kisebb mágnesekből összetett mágnesé. Ez vezetett a mágnesnyalábok v. mágnestárak szerkesztésére (l. 5. és 6. ábra). Ezeknek hordóképessége a lágyvasból készített s a mágnes sarkaihoz alkalmazott u. n. fegyverzettel fokozódik. A lemezes mágneseknél a fegyverzet a mágneslemezek mindkét végén azoknak foglaltjaként szerepel, patkóalaku mágnesnél mindkét sarknak közös fegyverzete (horgonya) van, mely pusztán mágneses indukció folytán tapad hozzá. A lágyvasfegyverzetek egyébként bármely mágnesnél egyszersmind annak mágnesi erejének megőrzésére szolgálnak. Kis mágnesek saját súlyuknak többszörösét képesek hordani; de minél nagyobbak a mágnesek, annál kisebb a hordóképességük; igen nagy mágnesek alig birják el saját súlyukat.

[ÁBRA] 6. ábra. Patkóalaku mágnes nyaláb.

A M. tüneményeinek magyarázatára döntő a következő kisérlet: Ha mágnespálcát ketté törünk, mindegyik része teljes mágnes, azaz két sarka van. ha az egyik töredéket megint ketté törjük, a negyedek megint teljes két pólussal biró mágnesek stb. Coulomb ez alapon felvette, hogy minden mágnes molekuláris mágneses elemekből áll, melyek mindegyikének északi és déli sarka van, hogy továbbá molekuláris mágnesek a még meg nem mágnesezett acélban vagy vasban olyforma helyzetben vannak, hogy hatásukat kifelé teljesen lerontják, de mágnesezésük folytán mindnyájan egyféle, sarkaikkal egy irány felé fordulnak. Ilyen elrendezés mellett a molekuláris mágnesek hatásának eredője tényleg úgy nyilvánul, mintha a pálca kétféle mágnessége két végében lenne összpontosítva. Újabban az Ampere-féle elmélet a molekuláris mágneseket molekuláris elektromos áramokkal helyettesíti, melyek épp úgy hatnak, mint az előbbiek, s mely feltevés által a mágnességi tünemények az elektromosságra vannak visszavezetve (l. elektrodinamika). Az elemek elhelyezkedését illetőleg a két elmélet megegyező. Mindkét elmélet az állandó és ideiglenes M. magyarázatára felteszi, hogy a M. felvételére képes anyagokban bizonyos erő - a koercitiv erő - működik, mely a mágneses elemeknek vagy molekuláris áramok megforgatásának ellenszegül, mely tehát mind a mágnesség felvételénél, mind annak megszünésénél mint ellenerő működik, s hogy ez erő az ideiglenes mágnesekben csak igen csekély mértékben van meg, az állandó mágnesekben pedig nagy mértékben működik. A mágneses vonzás és taszítás törvényét Coulomb az ő utána elnevezett csavaró mérleggel (l. Coulomb-féle csavaró mérleg) határozta meg. A törvény a következő matematikai képlet által van kifejezve:

H = m m' / p2

Értelme a következő: A mágnesnek egyik pólusában összpontosítva képzelt egynemü M.-e által egy másik mágnesnek szintén egy pólusában összpontosítva képzelt egynemü M.-ére gyakorolt hatása függ egyenes arányban a felhalmozott M.-ek m és m´ mennyiségeitől és fordított arányban azoknak egymástól való p távolságnak négyzetétől és vonzásban nyilatkozik, ha a M.-ek különnemüek, taszításában, ha egynemüek. Coulomb e törvény kisérleti levezetésénél olyan hosszú mágneseket használt, hogy ha azoknak ama két sarkát, melynek kölcsönös hatását vizsgálni akarta, egymásnak közelébe hozta, a többi két sarok elég nagy távolságban maradt, hogy hatásuk elenyésző csekélynek tekinthető. Az igy megalapított mágneses távolhatás törvénye az u. n. Coulomb-féle alaptörvény, azután teljes mágneseknek és mágneses szisztémáknak egymásra gyakorolt hatásának meghatározásánál is alapul szolgál. A mágneses hatások vizsgálásának egy más; Faraday által kieszelt és igen célszerünek bizonyult módszere a mágneses erővonalak tanulmányozásában áll. Ez - mint már említettük - egy lapra hintett vaspor segítségével történhetik. A mágnes egyik vagy mindkét pólusának vagy egy mágneses szisztéma összes pólusainak hatása elméletileg végtelenig terjed, de miután a hatás a távolsággal gyorsan fogy, ugy minden hatás aránylag csak csekély távolságban lesz észrevehető. Ama tért, ameddig e hatás észrevehető marad, a pólus mágneses mezejének nevezzük. A mágneses mező minden pontjában bizonyos nagyságu és irányu erő uralkodik, mely - ha mágneses kombinációról van szó - az egyes erők eredőjével egy irányu. Ez erők irányát a mágneses mező minden pontjában az u. n. erővonalak jelzik, melyeknek mentén a vaspor - amennyire azt az alap, melyre hintetett, megengedi - elhelyezkedik. Ha egy pólusból vagy egy teljes mágnesből, vagy egy mágneses kombinációból kiinduló erővonalakon át fokozatosan növekedő távolságokban oly felületeket fektetve képzelünk, melyek ezen erővonalakat mindenütt merőlegesen metszik, akkor az u. n. equipotenciális- v. niveau-felületek rendszerét nyerjük. Ugy a niveau-felületek, mint az erővonalak arra szolgálhatnak, hogy a mágneses mező különböző pontjaiban működő erőknek nemcsak irányára, hanem nagyságára is következtetést vonhassunk; minél sűrübben fekszenek t. i. a mágneses mező valamely pontjában akár az erővonalak, akár a niveau-felületek, annál nagyobb az azon helyen működő erő. A 7. ábra két egyenlő mennyiségü, de különnemü, két pontban koncentrált M.-nek mágneses mezejét ábrázolja.

[ÁBRA] 7. ábra. Két ellentett mágnességü sarkpont mágneses ereje.

Könnyen belátható, hogy valamely mágneses mező minden beléje helyezett állandó mágnes v. pedig indukció folytán mágnessé alakuló lágy vastömeg által változást szenved. A lágy vastömegek általában ama közös jellegü hatást gyakorolják, hogy az erővonalakat magukban összesűrítik.

[ÁBRA] 8. ábra. A mágneses mező módosítása lágyvassal.

Igy p. a 8. ábra egy u. n. homogén mágneses mezőnek, melyben tudniillik az erővonalak párhuzamosak és egyformán sűrüek, módosítását egy beléje helyezett lágyvasrúd által, a 9. ábra pedig ugyanilyen mezőnek módosítását egy beléje helyezett üres lágyvashenger által tünteti fel. E tüneménynek nagy fontossága van az elektrotechnikában, különösen a dinamogépek szerkesztésében s fölhasználható továbbá a mágnes-ernyők szerkesztésére, midőn t. i. vagy egy mágnesnek hatását kifelé azáltal gyöngítjük, hogy azt lágyvasburokkal körülvesszük, vagy pedig valamely a mágnese hatástól megóvandó tárgyat (zsebórát) ugyancsak lágyvasburok által erős külső mágneses hatások ellen megvédjük.

[ÁBRA] 9. ábra. A mágneses mező módosítása lágyvassal.

A M. történetét illetőleg megemlítendő, hogy már Kr. e. a VII. sz.-ban Thales ismerte, hogy a mágnesvaskő vonzza a vasat. Kétszáz évvel későbben ismeretes volt már a mágneses vonzás elszigetelhetetlensége. Krisztus idejében Lucretius- és Plinusnál utalás történik a mágneses taszításra. A mesterséges mágnest a régiek nem ismerték, valamint általában ismereteik a mágnes tulajdonságairól nagyon hiányosak voltak. Platon heraklei kőnek, Euripid magnéziai kőnek, Sophokles lidiai kőnek, Aristoteles pusztán kőnek, nevezi. a szideritisz elnevezés is használtatott. Pliniusnál a ferrum vivum elnevezéssel találkozunk. A föld által a mágnesre gyakorolt irányító hatását, az abból eredő tüneményeket és a mágnes további történetét illetőleg l. Földmágnesség és Iránytű.

Mágnestű

l. Iránytű és Mágnesség.

Mágnesvaskő

(magnetit), egyike a legfontosabb vasérceknek. Anyaga a vasoxidul-oxid (FeO.Fe2O3 = Fe2O4), gyakran titán tartalmu. Gyakran találni szép szabályos rendszerbeli kristályokban, oktaéderekben, rombdodekaéderben és e kettő kombinációiban, még pedig rendesen benőve valamely kőzetben, kristályos palában, avagy benőve kristályhalmazokban. Vaskos, szemcsés tömegekben telepeket vagy egész sziklákat alkot. Az Uralban és Svédországban nagy kiterjedésü telepek mellett egész magnetit-hegyek vannak. Svédország annyira gazdag M.-ben, hogy egyetlen egy hegyéből, a Gellivarából (Norrbotten tartomány) évszázadokig kitelnék a világ összes vasszükséglete. Alig van összetett kristályos kőzet, melyben apró, sokszor csak mikroszkópos kristályokban magnetit ne volna. Számos bazalt, andezit, melafir és egyéb fekete kőzet fekete szine épp a M. tartalomtól van. A M.-et tartalmazó kőzet felaprózódása és természetes iszapolása folytán számos helyen magnetit-homok lerakodást találni. Igy a Keleti-tenger partvidékén, a Földközi-tenger környékén, a Felső-tó partjain, a Szt. Lőrinc folyó mentén, továbbá Kaliforniában, Oregonban, ahol egyúttal aranytartalmu is. Néhol igen finoman földes tömegekben üregeket tölt ki. A M. vasfekete, ugyanilyen karccal, fémesfényü, erősen mágnesos, különösen a kissé mállott, helyesebben vasoxidhidráttal bevont darabok. Rajta tanulmányozták legelőször a mágnességet. Némely darabjai poláros mágnességet mutatnak, tehát természetes mágnesek. Nevezetes, hogy az egyes M. kristályok sokkal kevésbbé mágnesosak, mint a mállott vaskos darabok. K. 5,5-6,5, fs. 4,9-5,2. Nevét mágnesos tulajdonságától kapta. Plinius szerint egy magnes nevü pásztor amint egyszer az Idahegyen járt-kelt, botjának vashegyét és cipőinek vasszegeit valami kő hirtelen erősen vonzotta. Utána nevezték volna el, ami azonban csak mese lehet, de bizonyítja, hogy már az ókorban ismerték ez ásványt. Nálunk Vaskón (Moravicán) és Dognácskán (Krassó-Szörény) szép kristályokban és megbányászható tömegekben is terem. Az ottani vasbányákban főképen M.-et bányásznak. Szép kristályok ismeretesek a hazaikon kivül Svájcból (Binnenthal), Piemontból (Traversella), D.-Tirolból (Monte Mulatto), az Uralból (Achumatowsk), Stájerországból (Kraubat), Szászországból (Schwarzenberg) stb. A skandináviai, ugyszintén a finnországi előfordulás gyakran vasfénnyel van keveredve, valamint amfibollel, augittel, gránittal, csillámmal, klorittal összenőve. Nehezebben kohászható, mint a többi vasérc, mert igen tömött lévén, a redukáló gázok nehezen hatnak rá, de meg vasoxidul tartalma kedvez a salakképződésnek.

Magnetikus irány

l. Irány.

Magnetikus kúra

l. Mágneses kúra.

Magnetit

(ásv.), l. Mágnesvaskő.

Magnetizmus

l. Mágnesség, Föld mágnessége és Mágneses kúra.


Kezdőlap

˙