תוֹכֶן
לחומרים רבים יש תכונות מגנטיות ויכולת למגנט. שתי שכבות של חומרים בעלי תכונות מגנטיות הם חומרים פרמגנטיים ופרומגנטיים. לחומרים אלה יש תכונות מגנטיות טבעיות המאפשרות למשוך אליהם מגנט. חומרים פרמגנטיים נמשכים בצורה חלשה למגנטים וחומרים פרומגנטיים נמשכים מאוד למגנטים. תכונות אלה מקורן במבנים התת-אטומיים שלהם, שקובעים אילו חומרים ניתן למגנט חזק ואיזה ניתן רק למגנט חלש.
תכונות מגנטיות
•• ריאן מקווי / פוטודיסק / גטי אימג'סליבת מה שמאפשר למגנט לחומר נעוצה במבנה התת-אטומי שלו בו האלקטרונים מסתובבים סביב גרעין אטומי החומרים. אלקטרון מסתובב יוצר שדה מגנטי המכונה דיפול, שכמו מגנט בר רגיל, יש גם קטבים צפוניים וגם דרומיים. כאשר רוב האלקטרונים מסתובבים באותו כיוון, לחומר יש פוטנציאל למגנט. עם זאת, אם לחומר אין חלק גדול מהאלקטרונים שלו מסתובבים באותו כיוון, אז יש לו פחות פוטנציאל למגנט מכיוון שאלקטרונים המסתובבים בניגוד מנטרלים זה את זה שדות מגנטיים בודדים. דוגמה לחומר שרוב האלקטרונים שלו מסתובבים באותו כיוון ויכולים להיות ממוגנטים חזק הוא ברזל. דוגמה לחומר שאין רוב האלקטרונים שלו מסתובבים באותו כיוון ויכולים להיות ממוגנט חלש הוא אלומיניום.
חומרים פרומגנטיים
בשל המבנים התת-אטומיים של האטומים שלהם, חומרים פרומגנטיים כמו ברזל, ניקל גדוליניום וקובלט נמשכים באופן טבעי למגנטים. בדרך כלל, על חומרים אלה לעבור תהליך כמו חימום בטמפרטורה גבוהה ואחריו קירור תוך השפעה של שדה מגנטי חזק כדי להיות ממוגנט כמגנט קבוע. פחות שיטות פיזיות כמו ליטוף החומר בעזרת מגנט או מכה בו עם פטיש יכולות להפוך את החומרים הללו למגנטים זמניים. שני התהליכים הפיזיים גורמים לחומרים ששדות מגנטיים המונעים אלקטרונים להתיישר זה עם זה.
חומרים פרמטריים
••• יופיטרים / קומסטוק / תמונות גטיחומרים פרמגנטיים נמשכים אך ורק למגנטים עקב המבנה התת-אטומי של החומרים הפרגמנטיים המורכב רק ממעט אלקטרונים חופשיים המסתובבים באותו כיוון. לכן, חומרים פרמטגנטיים כמו נחושת, אלומיניום, פלטינה ואורניום מייצרים מגנטים חלשים בהרבה מאלו המיוצרים מחומרים פרומגנטיים.
חומרים מסגסוגות
סגסוגות של חומרים פרומגנטיים ופרגמנטיים יכולים להשתנות עם הפוטנציאל שלהם למגנט.לדוגמה, למרות שהניקל הוא חומר פרומגנטי, חתיכה של 5 סנט לא נמשכת למגנט. המטבע האמריקאי של 5 סנט הוא סגסוגת של 20 אחוז ניקל ו -80 אחוז נחושת. נירוסטה היא דוגמא נוספת לחומר שאינו נמשך למגנט מכיוון שמדובר בסגסוגת ברזל פרומגנטית עם כרום וחומרים פרמטגנטיים רבים אחרים.
עם זאת, כמה מסגסוגות של חומרים פרומגנטיים ופרמגנטיים אכן מייצרים מגנטים חזקים. דוגמה אחת היא אלניקו, שבצורה אחת מורכבת ממתכות פרומגנטיות ברזל, ניקל וקובלט עם החומרים הפרמגנטיים אלומיניום ונחושת.