Thuộc tính cơ bản của nam châm (magnet)
Nam châm luôn hút các vật bằng kim loại như sắt, coban, niken, … Những kim loại như vậy bị nam châm hút được gọi là vật liệu nhiễm từ hay vật liệu từ tính.
Nam châm có hai đầu cực là cực bắc và cực nam.
Nếu bạn cố gắng kết nối hai cực giống nhau (ví dụ như các cực bắc) của hai nam châm, chúng sẽ đẩy nhau. Nếu bạn cố gắng kết nối hai cực đối diện (ví dụ như cực bắc và cực nam) của hai nam châm, chúng sẽ hút nhau.
Nam châm có hai đầu cực là cực bắc và cực nam
Từ trường của điện tử (electrons)
Sự khác biệt lớn nhất của nam châm so với mọi vật bình thường khác, đó là khả năng hút và đẩy. Điều gì làm nên sự khác biệt đó? Chính là bởi từ trường được phát ra ở mỗi nam châm.
Giống như các sinh vật sống, như con người, động vật, thực vật, ..., có thành phần được tạo thành từ các tế bào nhỏ bé có sự sống bên trong chúng. Mọi vật chất trên thế giới của chúng ta đều có cấu tạo từ các nguyên tử (atoms). Mỗi nguyên tử lại bao gồm các hạt proton, neutron và electron, trong đó electron đóng vai trò chủ chốt.
Các electron trong nguyên tử, ngoài việc quay xung quanh hạt nhân của nguyên tử (chính là proton, neutron), còn tự quay xung quanh trục của nó.
Vì vậy, có thể kết luận rằng, chính các electron chuyển động đã tạo ra từ trường.
Cách nam châm hút vật
Từ trường trong nam châm đi từ cực bắc đến cực nam tạo thành một lực hút hoặc đẩy các kim loại đặt gần chúng.
Khi bất kỳ vật liệu nhiễm từ nào, chẳng hạn như một miếng sắt, đưa vào trong từ trường của một nam châm, cực bắc của nam châm hút các cực nam của các electron trong miếng sắt. Đó là cách miếng sắt bị hút và dính vào nam châm.
Vậy có phải toàn bộ các nguyên tử trên Trái đất đều sở hữu từ tính (nhiễm từ)? Không phải vậy, bởi nếu thế thì ngay cả gỗ, nhựa, vải vóc cũng có thể bị nam châm hút rồi!
Để một nguyên tố có từ tính, trong cấu tạo mỗi nguyên tử của nó cần phải có thật nhiều các electron chuyển động xung quanh hạt nhân theo cùng một chiều. Như vậy thì từ tính của nguyên tử đó mới không bị triệt tiêu. Một nguyên tử có càng nhiều electron chuyển động cùng chiều thì từ tính của nguyên tử đó càng mạnh. Các nguyên tố như sắt (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) chính là những nguyên tố có từ tính mạnh nhất, do các electron của chúng không tự triệt tiêu từ tính lẫn nhau khi chuyển động.
Còn ở các vật bình thường khác, các electron di chuyển một cách hỗn loạn và bất quy tắc, gây nên sự va đập và triệt tiêu từ tính của nhau.
Có thể nói, sự di chuyển của các electron là mấu chốt căn bản tạo nên từ trường. Ở các loại nam châm, sự di chuyển của các electron luôn đồng nhất theo một hướng cụ thể, tạo ra dòng chảy điện từ làm nên từ trường của nam châm, năng lực hút - đẩy cũng sinh ra từ đó.
