Zawartość
- Związek między elektrycznością a magnetyzmem
- Naturalne magnesy
- Dlaczego magnesy naturalne mają pola magnetyczne
- Części elektromagnesu
- Jak działają elektromagnesy
- W porównaniu
Magnetyzm jest naturalną siłą, która pozwala magnesom oddziaływać z innymi magnesami i niektórymi metalami na odległość. Każdy magnes ma dwa bieguny, zwane biegunami „północnym” i „południowym”. Jak bieguny magnetyczne odpychają się od siebie, a różne bieguny przyciągają się bliżej. Wszystkie magnesy przyciągają do nich określone metale. Istnieją dwa rodzaje magnesów. Istnieją naturalnie występujące magnesy i magnesy wykonane z części elektrycznych, zwanych „elektromagnesami”.
Związek między elektrycznością a magnetyzmem
Elektryczność i magnetyzm, choć pozornie dwie odrębne siły, są w rzeczywistości ściśle ze sobą powiązane. Odkryte przez fizyka Michaela Faradaya w XIX wieku prawo indukcji elektromagnetycznej pokazuje, że poruszające się ładunki elektryczne wytwarzają pola magnetyczne. Według Kristen Coyne z National High Magnetic Field Laboratory jest to podstawa istnienia naturalnie występujących magnesów i elektromagnesów wytworzonych przez człowieka.
Naturalne magnesy
W przypadku naturalnie występujących magnesów prąd poruszających się ładunków elektrycznych, który wytwarza pole magnetyczne, jest wytwarzany wewnątrz substancji magnesu. Atomy, drobne cząstki, które tworzą wszystkie obiekty fizyczne, składają się z naładowanych elektronów krążących wokół cząstek jądrowych. Ponieważ elektrony stale poruszają się po jądrze, stale wytwarzają pola magnetyczne.
Dlaczego magnesy naturalne mają pola magnetyczne
W większości materiałów północny i południowy biegun tych maleńkich magnesów atomowych wskazuje we wszystkich kierunkach. To sprawia, że efekty każdego z nich znoszą się, a materiał pozostaje niemagnetyczny. W niektórych materiałach, głównie metalach, te maleńkie magnesy ustawiają się w linii i sprawiają, że cały obiekt staje się magnetyczny.
Części elektromagnesu
Elektromagnes to urządzenie składające się z trzech prostych części. Cewka drutu jest owinięta wokół rdzenia z metalu, zwykle z żelaza. Bateria lub inne źródło zasilania jest podłączone do cewki drutu. Drut jest na ogół bardzo cienki i izolowany emalią, aby dodatkowo zmniejszyć rozmiar.
Jak działają elektromagnesy
Po przyłożeniu napięcia do cewki zaczyna przepływać przez nią prąd elektryczny. To powoduje powstawanie pola magnetycznego wokół drutu. Kształt cewki wymusza pole magnetyczne prądu w specjalnej konfiguracji. Wszystkie pola każdej pętli cewki są ustawione tak, że efekt jest taki, jak w przypadku naturalnego magnesu prętowego. Jeden koniec cewki to biegun północny, a drugi koniec to biegun południowy. Żelazny rdzeń wzmacnia pole drutu, czyniąc elektromagnes silniejszym.
W porównaniu
Pod wieloma względami magnes naturalny i elektromagnes są takie same. Oba są obiektami wytwarzającymi duże pola magnetyczne z prądów elektrycznych. Oba mają biegun północny i południowy. Jednak elektromagnes może zmieniać swoją siłę (zmieniając prąd), a magnes naturalny nie. Elektromagnes może przełączać bieguny (poprzez odwrócenie napięcia), podczas gdy magnes naturalny nie. Pole magnesu naturalnego jest generowane przez wiele prądów mikroskopowych. Pole elektromagnesu jest generowane przez pojedynczy prąd o dużej skali.