Магнит и золото: что говорит физика?

Ювелирное дело – настоящее искусство, но современный рынок предлагает самые разные изделия. Иногда даже опытный эксперт не может с первого взгляда определить точный состав металла, особенно если речь идет о сложных сплавах или качественном многослойном покрытии.

Чтобы оценка в ломбарде была максимально точной и объективной, мы опираемся в том числе и на законы физики.
Попытка поднести неодимовый магнит к золотому слитку ничего не покажет — золото не притянется. Но означает ли это, что физика полностью исключает любые взаимодействия между золотом и магнитным полем?
Вовсе нет. На самом деле, их отношения намного сложнее и интереснее.

Давайте разберем с точки зрения науки, что происходит, когда магнит встречается с благородным металлом.

Золото – диамагнетик – почему это важно

Все вещества в природе по их отношению к магнитному полю делятся на три основные группы: ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики.

Ферромагнетики (железо, никель, кобальт) — это любимчики магнитов. Их внутренние магнитные моменты выстраиваются вдоль внешнего поля, создавая мощное притяжение.

Парамагнетики (алюминий, платина) притягиваются магнитом, но крайне слабо – настолько, что в бытовых условиях этого не заметить.

Диамагнетики (медь, висмут, углерод в виде графита и… золото) ведут себя с точностью до наоборот.

Золото является диамагнетиком. Это означает, что при погружении в магнитное поле атомы золота создают собственное слабое магнитное поле, направленное строго против внешнего поля. Проще говоря, золото не просто игнорирует магнит — оно его отталкивает.

Правда, эффект этот микроскопический. Магнитная восприимчивость золота отрицательная и очень близкая к нулю. Поэтому рукой отталкивание золота от магнита почувствовать невозможно – для этого нужны сверхмощные научные установки.

Занимательная физика: левитирующая лягушка и золото

Поскольку золото диамагнетик, в теории его можно заставить парить в магнитном поле. Физика уже продемонстрировала это: в 2000 году ученые получили Шнобелевскую премию за левитацию живой лягушки в сверхпроводящем магните, ведь живые ткани тоже диамагнитны.

Если взять достаточно мощный магнит и поместить над ним тонкий кусочек золота, магнитное поле вытолкнет металл. Золото не упадет на полюс магнита, а зависнет в равновесии. Но повторить это дома на кухне с помощью сувенирного магнита не получится: для этого нужны магнитные поля колоссальной напряженности.

Электромагнитная индукция: когда золото чувствует движение

А что если магнит не подносить статично, а двигать рядом с золотом? Здесь в игру вступают законы электродинамики, а именно закон электромагнитной индукции Фарадея и вихревые токи.

Золото – прекрасный проводник электричества (хотя уступает серебру и меди). Если быстро проводить мощным магнитом, в металле возникают электрические микротоки. Согласно закону Ленца, эти токи создают собственное магнитное поле, которое противодействует движению исходного магнита.

Что это значит на практике?

Если вы бросите неодимовый цилиндрический магнит сквозь толстую трубу из чистой меди или золота, магнит будет падать заметно медленнее, чем в пустом пространстве. Металл словно сопротивляется движению магнита, создавая эффект вязкой среды.

Практическая польза: как физика помогает проверять золото на подлинность

Знание магнитных свойств золота активно используется в реальной жизни. 

1. Проверка на поддельную начинку

Золото высокой пробы диамагнитно. Если изделие уверенно притягивается магнитом, значит, внутри него есть сердечник из железа, никеля или дешевой стали. Настоящее золото может дать лишь микроскопический отклик (и то, если в сплаве есть примеси вроде железа, хотя в чистом виде золото магнит не притягивает вообще).

2. Ломбарды и детекторы

Существуют специальные приборы – вихретоковые детекторы металла, которые анализируют реакцию сплава на переменное магнитное поле. Поскольку у каждого металла своя электропроводность и магнитная проницаемость, подделку, например, вольфрам, покрытый позолотой, можно вычислить по специфическому отклику, так как вольфрам и золото ведут себя в поле по-разному.

Что говорит физика о союзе магнита и золота

С точки зрения бытовой физики, они друг друга не замечают. Золото не магнитится в привычном понимании этого слова. Давайте разберем с точки зрения науки, что происходит, когда магнит встречается с благородным металлом.

Чтож, мы выяснили, что настоящее золото и серебро — диамагнетики, то есть они не реагируют на магнит. Если изделие притягивается, это значит, что в основе изделия лежит другой сплав.

Проверка плотности. Если изделие тяжелое, но не магнитится, мы идем дальше. Золото имеет очень высокую плотность. С помощью гидростатического взвешивания можно точно вычислить плотность сплава и понять, соответствует ли она заявленной пробе.

Почему это важно?

Тщательная проверка каждого изделия в ломбарде гарантирует, что оценка всегда будет соответствовать реальному составу металла. Это основа профессионализма, строгий контроль качества и гарантия абсолютно прозрачной сделки для клиента.