Περιεχόμενο
- Το ηλεκτρομαγνητικό αποτέλεσμα
- Η πηγή των μαγνητικών πεδίων στη φύση
- Μόνιμοι μαγνήτες
- Μέρη ηλεκτρομαγνήτη
- Πώς λειτουργούν οι ηλεκτρομαγνήτες
Ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι μια χειροποίητη συσκευή που λειτουργεί σχεδόν ακριβώς όπως ένας φυσικός μαγνήτης. Έχει βόρειους και νότιους πόλους που προσελκύουν και απωθούν τους βόρειους και νότιους πόλους σε φυσικούς μαγνήτες. Μπορεί να προσελκύσει ορισμένα είδη μετάλλων σε αυτό. Οι πρωταρχικές διαφορές μεταξύ ενός ηλεκτρομαγνήτη και ενός φυσικού μαγνήτη είναι τα υλικά που κατασκευάζονται και το γεγονός ότι όταν απενεργοποιείται η ηλεκτρομαγνήτη, χάνει τις μαγνητικές ικανότητές του, σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου.
Το ηλεκτρομαγνητικό αποτέλεσμα
Όπως ανακάλυψε ο Δανός φυσικός Hans Christian Oersted στις αρχές του 19ου αιώνα, τα μαγνητικά πεδία προκαλούνται από ηλεκτρικά ρεύματα. Ενώ εργάστηκε στο εργαστήριό του, ανακάλυψε ότι όλα τα καλώδια με ρεύμα που ρέει μέσα από αυτά ήταν ικανά να επηρεάσουν τις βελόνες πυξίδας σαν να ήταν μαγνήτες. Αυτό ονομάστηκε ηλεκτρομαγνητικό φαινόμενο, δηλώνει μαγνητικά σπανίων γαιών MAGCRAFT.
Η πηγή των μαγνητικών πεδίων στη φύση
Τα άτομα που συνθέτουν φυσικούς μαγνήτες (όπως όλα τα άτομα) είναι κατασκευασμένα από μικροσκοπικά αρνητικά ηλεκτρικά φορτία που ονομάζονται ηλεκτρόνια και περιβάλλουν μικροσκοπικά θετικά ηλεκτρικά φορτία που ονομάζονται πρωτόνια. Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται και κινούνται γύρω από τα άτομα τους, και αυτά τα κάνουν μικρά ρεύματα. Επομένως, τα ηλεκτρόνια όλων των ατόμων δημιουργούν μικροσκοπικά μαγνητικά πεδία.
Μόνιμοι μαγνήτες
Σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου, στις περισσότερες ουσίες αυτά τα μαγνητικά πεδία δείχνουν προς όλες τις κατευθύνσεις, έτσι ώστε όλα αυτά τα μικροσκοπικά μαγνητικά πεδία συνήθως δεν προστίθενται σε τίποτα, επειδή δουλεύουν το ένα πάνω στο άλλο πάρα πολύ. Σε ορισμένα υλικά τα πεδία μπορούν να ευθυγραμμιστούν και να ενεργούν μεταξύ τους, πράγμα που δίνει στο αντικείμενο ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Τέτοια αντικείμενα ονομάζονται μαγνήτες. Οι μόνιμοι μαγνήτες κατασκευάζονται πάντα από ουσίες όπως μαγνητίτη, σίδηρο, νικέλιο ή νεοδύμιο.
Μέρη ηλεκτρομαγνήτη
Ένας ηλεκτρομαγνήτης αποτελείται από ένα πηνίο σύρματος, μια μπαταρία και ένα κομμάτι από σίδηρο. Ο χαλκός, ένα μη μαγνητικό υλικό, τυλίγεται γύρω από το σίδερο, ο οποίος ονομάζεται "πυρήνας". Ενώ ο σίδηρος μπορεί να κατασκευαστεί σε μόνιμο μαγνήτη, ο σίδηρος πυρήνα ενός ηλεκτρομαγνήτη δεν είναι μαγνήτης. Όλα τα υλικά που κατασκευάζει ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι μη μαγνητικά.
Πώς λειτουργούν οι ηλεκτρομαγνήτες
Όταν η μπαταρία είναι συνδεδεμένη στο πηνίο, αρχίζει να ρέει ρεύμα μέσω αυτού. Όπως ανακάλυψε ο Oersted, αυτό κάνει το καλώδιο που κατασκευάζει το πηνίο να παράγει ένα μαγνητικό πεδίο. Επειδή το σύρμα είναι συσπειρωμένο σφιχτά, αυτά τα μαγνητικά πεδία στοιβάζονται. Επειδή το σίδηρο έχει υψηλή μαγνητική διαπερατότητα, ενισχύει το πεδίο που παράγεται από το σύρμα. Ωστόσο, μόλις διακοπεί η τροφοδοσία από την μπαταρία, το ρεύμα σταματά και αυτό σημαίνει ότι το μαγνητικό πεδίο εξαφανίζεται. Αυτός είναι ο λόγος που οι ηλεκτρομαγνήτες είναι προσωρινοί μαγνήτες, εξηγεί το Εθνικό Εργαστήριο Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου.