Περιεχόμενο
- Σύνδεση μεταξύ ηλεκτρισμού και μαγνητισμού
- Φυσικοί μαγνήτες
- Γιατί οι φυσικοί μαγνήτες έχουν μαγνητικά πεδία
- Μέρη ηλεκτρομαγνήτη
- Πώς λειτουργούν οι ηλεκτρομαγνήτες
- Σε σύγκριση
Ο μαγνητισμός είναι μια φυσική δύναμη που επιτρέπει στους μαγνήτες να αλληλεπιδρούν με άλλους μαγνήτες και μερικά μέταλλα σε απόσταση. Κάθε μαγνήτης έχει δύο πόλους, που ονομάζονται "βόρειοι" και "νότιοι" πόλοι. Όπως οι μαγνητικοί πόλοι σπρώχνουν ο ένας τον άλλο και οι διαφορετικοί πόλοι έλκουν ο ένας τον άλλον πιο κοντά. Όλοι οι μαγνήτες προσελκύουν ορισμένα μέταλλα σε αυτά. Υπάρχουν δύο είδη μαγνητών. Υπάρχουν φυσικοί μαγνήτες και μαγνήτες κατασκευασμένοι από ηλεκτρικά μέρη, που ονομάζονται "ηλεκτρομαγνήτες".
Σύνδεση μεταξύ ηλεκτρισμού και μαγνητισμού
Η ηλεκτρική ενέργεια και ο μαγνητισμός, αν και φαινομενικά δύο ξεχωριστές δυνάμεις, είναι στην πραγματικότητα στενά διασυνδεδεμένες. Ανακαλύφθηκε από τον φυσικό Michael Faraday τον 19ο αιώνα, ο νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής δείχνει ότι τα κινούμενα ηλεκτρικά φορτία δημιουργούν μαγνητικά πεδία. Αυτή είναι η βάση για την ύπαρξη φυσικών μαγνητών και ανθρωπογενών ηλεκτρομαγνητών, σύμφωνα με την Kristen Coyne του Εθνικού Εργαστηρίου Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου.
Φυσικοί μαγνήτες
Με τους φυσικούς μαγνήτες, το ρεύμα των κινούμενων ηλεκτρικών φορτίων που δημιουργούν το μαγνητικό πεδίο παράγεται μέσα στην ουσία του μαγνήτη. Τα άτομα, τα μικροσκοπικά σωματίδια που συνθέτουν όλα τα φυσικά αντικείμενα, κατασκευάζονται από φορτισμένα ηλεκτρόνια σε τροχιά γύρω από πυρηνικά σωματίδια. Επειδή τα ηλεκτρόνια μετακινούνται συνεχώς γύρω από τον πυρήνα, δημιουργούν συνεχώς μαγνητικά πεδία.
Γιατί οι φυσικοί μαγνήτες έχουν μαγνητικά πεδία
Στα περισσότερα υλικά, οι βόρειοι και νότιοι πόλοι αυτών των μικροσκοπικών ατομικών μαγνητών δείχνουν κάθε κατεύθυνση. Αυτό κάνει τα αποτελέσματα του καθενός να ακυρώνονται ο ένας τον άλλον και το υλικό παραμένει μη μαγνητικό. Σε ορισμένα υλικά, κυρίως μέταλλα, αυτοί οι μικροσκοπικοί μαγνήτες ευθυγραμμίζονται και κάνουν όλο το αντικείμενο μαγνητικό.
Μέρη ηλεκτρομαγνήτη
Ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι μια συσκευή που αποτελείται από τρία απλά μέρη. Ένα πηνίο σύρματος είναι τυλιγμένο γύρω από έναν πυρήνα από μέταλλο, συνήθως σίδηρο. Μια μπαταρία ή άλλη πηγή τροφοδοσίας συνδέεται στο πηνίο καλωδίου. Το σύρμα είναι γενικά πολύ λεπτό και μονωμένο με σμάλτο, για να διατηρηθεί περαιτέρω το μέγεθος κάτω.
Πώς λειτουργούν οι ηλεκτρομαγνήτες
Όταν εφαρμόζεται τάση στο πηνίο, τότε αρχίζει να ρέει ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω αυτού. Αυτό προκαλεί σχηματισμό ενός μαγνητικού πεδίου γύρω από το σύρμα. Το σχήμα του πηνίου αναγκάζει το μαγνητικό πεδίο του ρεύματος σε ειδική διαμόρφωση. Όλα τα πεδία κάθε βρόχου του πηνίου ευθυγραμμίζονται έτσι ώστε το αποτέλεσμα να είναι το αποτέλεσμα ενός φυσικού μαγνητικού ραβδιού. Το ένα άκρο του πηνίου είναι βόρειος πόλος και το άλλο άκρο είναι νότιο πόλο. Ο πυρήνας σιδήρου ενισχύει το πεδίο του σύρματος, καθιστώντας τον ηλεκτρομαγνήτη πιο ισχυρό.
Σε σύγκριση
Με πολλούς τρόπους ένας φυσικός μαγνήτης και ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι οι ίδιοι. Και τα δύο είναι αντικείμενα που παράγουν μεγάλα μαγνητικά πεδία από ηλεκτρικά ρεύματα. Και οι δύο έχουν βόρειο και νότιο πόλο. Ωστόσο, ένας ηλεκτρομαγνήτης μπορεί να μεταβάλλει τη δύναμή του (μεταβάλλοντας το ρεύμα του) και ένας φυσικός μαγνήτης δεν μπορεί. Ένας ηλεκτρομαγνήτης μπορεί να αλλάξει τους πόλους του (αντιστρέφοντας την τάση του) ενώ ένας φυσικός μαγνήτης δεν μπορεί. Το πεδίο ενός φυσικού μαγνήτη παράγεται από πολλά μικροσκοπικά ρεύματα. Το πεδίο ενός ηλεκτρομαγνήτη παράγεται από ένα μόνο ρεύμα μεγάλης κλίμακας.