Kemagnetan

Kemagnetan atau magnetisme ialah satu kelas fenomena fizikal yang melibatkan daya-daya yang dikenakan oleh suatu magnet ke atas magnet lain. Ia berasal daripada arus-arus elektrik dan momen magnet asasi zarah-zarah asas. Ini menghasilkan medan magnet yang bertindak ke atas momen-momen dan arus-arus yang lain. Semua bahan dipengaruhi pada tahap tertentu oleh medan magnet. Kesan yang terkuat adalah pada magnet kekal yang mempunyai momen magnet berterusan yang disebabkan oleh keferromagnetan. Kebanyakan bahan tidak mempunyai momen magnet kekal. Sesetengahnya tertarik kepada medan magnet (keparamagnetan); sesetengah yang lain pula ditolak oleh medan magnet (kediamagnetan); ada juga yang mempunyai hubungan yang lebih rumit dengan medan magnet yang dikenakan (perilaku pusing gelas dan keantiferromagnetan). Bahan-bahan yang mendapat kesan yang sangat kecil daripada medan magnet dinamakan bahan tidak bermagnet, contohnya tembaga, aluminium, gas-gas dan plastik. Oksigen tulen memiliki sifat-sifat bermagnet apabila disejukkan sehingga menjadi cecair.

Keadaan (atau fasa) magnet sesuatu bahan bergantung kepada suhu (dan faktor-faktor lain seperti tekanan dan medan magnet kenaan), oleh itu sesuatu bahan boleh memiliki lebih daripada satu bentuk kemagnetan bergantung kepada suhunya, dan lain-lain.

Sejarah

Aristotle menganggap Thales dari Miletus (625 - 545 SM) sebagai orang pertama yang boleh dikatakan membicarakan secara saintifik berkenaan hal kemagnetan. Dalam jangka masa yang sama di India purba, Sushruta, seorang pakar bedah India, merupakan orang pertama yang menggunakan magnet bagi tujuan pembedahan. Ada bukti yang menunjukkan bahawa bahan bermagnet pernah digunakan lebih awal dari ini; J. B. Carlson mencadangkan kaum Olmec mungkin telah menggunakan hematit sebagai magnet sebelum 1000 SM.

Di China purba, perihal kemagnetan pertama kali muncul dalam kesusasteraan pada abad ke-4 SM di dalam buku yang dinamakan bersempena pengarangnya, "Ketua Lembah Syaitan" (鬼谷子): "Batu lod membuatkan besi datang atau ia menariknya." Sebutan terawal berkenaan tarikan terhadap jarum didapati dalam satu karya yang ditulis antara 20 dan 100 M (Louen-heng): "Batu lod menarik jarum." Ahli sains China, Shen Kuo (1031-1095) merupakan orang pertama yang menulis berkenaan kompas jarum magnet dan berkenaan kebolehannya meningkatkan ketepatan navigasi dengan menggunakan konsep utara benar dalam astronomi (Dream Pool Essays, 1088 M), dan menjelang abad ke-12, orang Cina diketahui menggunakan kompas batu lod untuk tujuan navigasi. Mereka mengukir sudu berarah daripada batu lod mengikut bentuk yang tertentu yang membuatkan pemegang sudu itu sentiasa menghala ke selatan.

Pada tahun 1187, Alexander Neckam merupakan orang Eropah pertama yang menyebut berkenaan kompas dan kegunaannya untuk navigasi. Pada tahun 1269, Peter Peregrinus de Maricourt menulis Epistola de magnete, karya pertama yang menyebut secara terperinci tentang sifat-sifat magnet. Pada tahun 1282, sifat-sifat magnet dan kompas kering dibincangkan oleh Al-Ashraf, seorang ahli fizik, astronomi dan geografi dari Yaman.

Pada tahun 1600, William Gilbert menerbitkan De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure (Berkenaan Magnet dan Jasad Bermagnet, dan berkenaan Magnet Agung, Bumi). Dalam karyanya, beliau telah menyebut tentang banyak eksperimen yang beliau kendalikan dengan model buminya yang dinamakan terrella. Daripada uji kaji beliau, beliau merumuskan bahawa Bumi sendiri bersifat magnetik dan ini menyebabkan kompas-kompas menghala ke arah utara (sebelum ini, ada yang mempercayai yang bintang utara (Polaris) atau pulau magnet besar di kutub utara yang menarik jarum kompas).

Pemahaman berkenaan kaitan antara tenaga elektrik dan kemagnetan bermula pada 1819 dengan karya Hans Christian Oersted, seorang profesor di Universiti Copenhagen, yang menemui secara tidak sengaja bahawa arus elektrik boleh mempengaruhi jarum kompas. Eksperimen bersejarah ini kini dikenali sebagai Eksperimen Oersted. Beberapa uji kaji lain menyusul, bermula dengan André-Marie Ampère yang telah menemui perkaitan antara medan magnet yang mengelilingi dalam laluan tertutup dengan arus yang mengalir melalui perimeter laluan tersebut pada tahun 1820; Carl Friedrich Gauss; Jean-Baptiste Biot dan Félix Savart, yang kedua-dua mereka telah menghasilkan hukum Biot-Savart pada tahun 1820 yang memberikan persamaan bagi medan magnet daripada wayar yang membawa arus; Micheal Faraday, yang pada tahun 1831 telah menemui bahawa fluks magnet berubah mengikut masa melalui segulung wayar mengaruh satu voltan, dan beberapa orang yang lain menemui hubungan lanjut antara kemagnetan dan tenaga elektrik. James Clerk Maxwell mensintesis dan mengembangkan pemerhatian-pemerhatian ini dan membentuk persamaan-persamaan Maxwell, lantas menyatukan tenaga elektrik, kemagnetan dan optik membentuk bidang keelektromagnetan. Pada 1905, Albert Einstein menggunakan hukum-hukum ini sebagai pendorong untuknya menerbitkan teori relativiti khas, yang memerlukan hukum-hukum ini benar dalam semua rangka rujukan inersia.

Keelektromagnetan terus dibangunkan pada abad ke-21. Ia diterapkan dalam teori-teori yang lebih asas seperti teori tolok, elektrodinamik kuantum, teori elektrolemah, dan akhirnya, model standard.

Rujukan

Kemagnetan