Magneetti

Magneetti on kappale, joka luo ympärilleen magneettikentän.
Magneetit ovat kaksinapaisia. Napoja nimitetään S- ja N-navoiksi (engl. South ja North, etelä ja pohjoinen). Samannimiset magneetin navat hylkivät toisiaan ja erinimiset vetävät toisiaan puoleensa. 
Kompassineulan N-napa on se, joka osoittaa kohti pohjoista, joten itse asiassa Maan pohjoinen napa onkin S-napa. Magneetin voimakkuutta kuvaa sen magneettinen momentti. Lisäksi magneetille voidaan määritellä napavoimakkuus, joka saadaan jakamalla magneettinen momentti sen napojen välisellä etäisyydellä.
Magneetti voi olla kestomagneetti tai sähkömagneetti. Kestomagneetteja voidaan valmistaa teräksestä, ja ne pysyvät magneettisina hyvinkin kauan. Useimmiten käyttökelpoisen sähkömagneetin muodostavat rautainen kappale ja sen ympärille käämiksi kierretty sähköjohdin. Se tulee magneettiseksi, kun johtimessa kulkee sähkövirta, mutta virran lakattua rautasydämeen jää vain heikkoa jäännösmagnetismia. Periaatteessa sähkömagneetin muodostaa jo mikä tahansa sähkövirta joka kulkee tiettyä reittiä pitkin. Sähkövirtaa ympäröivä magneettikenttä on sitä voimakkaampi mitä suurempi reitin läpi kulkeva sähkövirta on. Tällä tavoin ensimmäiset todisteet magnetoitumisen ja liikkuvan varauksen välisestä suhteesta löysi vuonna 1820 tanskalainen tiedemies Hans Christian Ørsted, joka havaitsi kompassineulan heilahtelun virtajohdon lähellä.

Sanan alkuperä

Sana magneetti johtuu Vähässä-Aasiassa (nyk. Turkissa) sijaitsevan Manisan kaupungin vanhasta nimestä Magnesia ad Sipylum. Kaupungin läheisyydestä löydettiin vanhalla ajalla voimakkaasti magneettista rautamalmimineraalia, magnetiittia. Nimen on myös väitetty tulleen Magnesian alueesta Thessaliassa, ja asiasta on ollut aikojen kuluessa siis erimielisyyttä.

Taivaankappaleet magneetteina

Auringon ja planeettojen magneettikentät syntyvät niiden sisällä tapahtuvista monimutkaisista sulan aineen virtauksista, jotka ovat seurauksia eri pyörimisnopeuksista eri etäisyyksillä kappaleen ytimestä. Maan magneettiset navat eivät ole tarkasti pyörimisliikkeen napojen kohdalla. Tämä onkin huomioitava esimerkiksi navigoinnissa. Lisäksi maan magneettikentän pohjoisnapa on lähellä maantieteellistä etelänapaa ja päinvastoin.

Magnetoituminen

Herkästi magnetoituvia aineita ovat ferromagneettiset ja ferrimagneettiset aineet. Tunnetuin niistä on rauta, mutta myös nikkeli, koboltti sekä eräät maametallien yhdisteet ovat ferromagneettisia huoneenlämmössä. Lisäksi luonnossa esiintyy joitain ferrimagneettisia yhdisteitä. Sellaisia ovat muun muassa eräät rautapitoiset malmit, kuten magnetiitti.
Magneettikenttä muodostuu magneetissa, kun malmin yksittäisten atomien magneettiset momentit järjestäytyvät samansuuntaisesti esimerkiksi ulkoisen magneettikentän ohjaamina. Magneettisesta malmista voidaan tulkita sen syntyaika ja -paikka sekä magneettikentän suunta.
Toisin sanoen ferromagneettiset kappaleet magnetoituvat toisen magneetin lähellä. Ns. magneettisesti kovissa aineissa, kuten teräksessä, näin aikaansaatu magneettisuus on pysyvää, magneettisesti pehmeissä aineissa se taas heikkenee nopeasti, kun ulkoinen magneettikenttä on poistettu. Magneettisuus voidaan poistaa esimerkiksi lämmittämällä tai kuumentamalla sitä, jolloin siitä tulee paramagneettinen.

Sovelluksia

Magnetismilla on keskeinen merkitys modernissa, pitkälti sähkön hyödyntämiseen perustavassa yhteiskunnassa, sillä magneettiset ilmiöt liittyvät kiinteästi varaukseen ja sähkövirtaan.
Magneetteja käytetään yleisesti hyödyksi monissa erilaisissa jokapäiväisissä esineissä. Eräs kaikkein yksinkertaisin, mutta samalla historiallisesti varsin merkittävä magneetin sovellus on kompassi. Muita jokapäiväisiä sovelluksia ovat esimerkiksi sähkögeneraattorit, sähkömoottorit, muuntajat, kaiuttimet ja erilaiset magneettiset tiedontallenteet kuten kiintolevyt, C-kasetit ja VHS-kasetit. Näin ollen myös sellaiset yhteiskunnan toiminnot kuten energiantuotanto ja -siirto, viestintä ja tietotekniikka perustuvat magneettisiin ilmiöihin.
Myös lääketiede hyödyntää magneettisia ilmiöitä magneettikuvauksessa.

Yksinapainen magneetti

Vuonna 2014 julkaistiin tieto yksinapaisen magneetin eli monopolin löytymisestä. Toistaiseksi on vasta synteettinen, ja jotta voitaisiin tehdä kokeita, tarvittaisiin luonnollinen monopoli. Koe toteutettiin Aalto-yliopiston tekniikan tohtorin Mikko Möttösen kehittämällä menetelmällä yhdysvaltalaisessa Amhearst Collegessa, ja tulokset mallinnettiin Aalto-yliopistossa. Luonnollisen yksinapaisen magneetin avulla voitaisiin luoda todella voimakkaita magneettikenttiä, joita tarvitaan muun muassa fuusiovoimaloissa. Nykyisin niiden luomiseen tarvitaan runsaasti sähköä.