Er der noget der kan blokere et magnetfelt? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Er der noget der kan b...

15. maj 2013

Er der noget der kan blokere et magnetfelt?

Hej Spørg om Fysik

Jeg vil gerne vide om der er et materiale, som kan blokere et magnetfelt, ligesom bly kan stoppe stråling - lidt ligesom på den vedhæftede tegning?

Med venlig hilsen
T

Passende tykkelse bly kan stoppe alfa- og betastråling, det kan dæmpe gammastråling, men styrken når principielt ikke 0, den aftager dog hurtigt med tykkelsen, lidt gammastråling kommer der dog igennem.

Spørgerens ide

Den måde i fysikken, man normalt tegner magnetiske felter på, fremkommer idet man i et magnetfelt tager en lille magnetnål, og tegner en streg i nålens retning. Ved at flytte den rundt kan man så se, hvordan feltet går.

Retningen er retningen en nordpol peger, se figuren for en stangmagnet.

Fysikkens måde at tegne magnetfelter på

Ligger flinjerne tæt er feltet kraftigt. Grunden til at det gøres sådan er, at der kan opstilles en række fysiske love for sådanne linjer (elektriske og magnetiske felter kan beskrives med 4 ligninger, som hedder Maxwells ligninger), f.eks. feltlinjerne krydser ikke hinanden, og de ender og starter altid tilbage på magneten, så de kan forstås som lukkede kurver, idet der også er felt inde i magneten. En af konklusionerne er også, at en magnet altid har både en nordpol og en sydpol, man kan altså ikke have en magnet med bare en pol (en monopol).

Magnetfelt deformeret af jern

Der er flere måder man kan stoppe et magnetfelt på. Jern (visse andre metaller og mange legeringer) vil fange feltlinjerne, men de kommer så ud af metallet et andet sted, idet de jo er lukkede kurver og skal retur til magneten. Desuden ændres feltet, idet feltlinjerne kan vises at have lettere ved at gå i jernet end i luft, så linjerne indsuges i jernet.

Feltet kan også deformeres af en anden magnet, men intet af dette forandre det, at linjerne skal retur til den magnet de kommer fra. Et magnetfelt kan altså formes ved hjælp af passende formede jernstykker og med en lukket jernkasse, kan man lave et område uden magnetfelt, der findes en række legeringer, som anvendes til netop det.

Jerns skærmende virkning

Den anden måde man kan stoppe et magnetfelt på er med en superleder, visse metaller og stoffer ved meget lave temperaturer, normalt imellem -196 og -270 ˚C.. Holder man en magnet hen i nærheden af en superleder, opstår der normalt en effekt,

Meisnereffekt

Meisnereffekt, hvor feltet udstødes af superlederen, og må gå andre veje fra pol til pol, altså en helt anden virkning end jernlegeringer, idet der altså ikke er noget felt indeni superlederen. Feltet kan også i visse tilfælde blive fanget i superlederen, så superlederen selv udviser et magnetfelt, så længe den stadig er superledende.

Magneter til deformation af felt der er to poler på begge magneter

Man kan altså godt lave områder uden magnetfelt eller områder med kraftigt magnetfelt, det gør man i enhver elektromotor. Man kan ikke lave en magnetisk feltstråle, svarende til lyset fra en LASER-pen, bl.a. fordi feltet går retur. Man kan godt sige, at jernlegeringer og superledere blokerer magnetfelter, i det mindste op til en passende størrelse af feltet. Ved meget store fleter kan der afhængigt af stoffet gælde andre regler.

Man måler magnetfeltets størrelse i en enhed, som hedder Tesla efter en berømt fysiker og ingeniør, som arbejdede i USA i første halvdel af forrige århundrede (han var manden, der bl.a. fandt på vekselstrømmen i modsætning til Edisons hævnstrøm).

Elektromagnet til skrot

En meget kraftig permanent hesteskomagnet på nogen kg kan godt have felter imellem polerne op til ca. 0,3 Tesla. Kraftigere felter laver man med elektromagneter dvs. en spole evt. med jern i.  Med superledende tråd uden jern, med meget store strømme igennem spolen, kan man idag købe apparater, hvor man når ca. 18 Tesla altså 60 gange mere.

Man har i meget korte pulser produceret felter på ca. 150 Tesla (det kræver en sprængning og apparater ødelægges under forsøget).

Magnet svævende over superleder, Meisnereffekt

Man har almindelige elektromagneter, som let kan løfte nogen tons jern på skrotpladser mm.

Med venlig hilsen
Malte Olsen