Περιεχόμενο
- Η ηλεκτρική ενέργεια δημιουργεί μαγνητισμό
- Ο μαγνητισμός δημιουργεί ηλεκτρική ενέργεια
- Η αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής
- Η φυσική ηλεκτρική ενέργεια κάνει φυσικούς μαγνήτες
- Η σύνδεση
Ο μαγνητισμός και η ηλεκτρική ενέργεια είναι δύο από τα πιο μυστηριώδη φαινόμενα του καθημερινού κόσμου. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι η κίνηση υπομικροσκοπικών φορτισμένων σωματιδίων μέσω ενός υλικού. Αυτή η ροή των χρεώσεων, ή "ρεύμα", που διακινούνται μέσω των καλωδίων ενός σπιτιού, παρέχει την ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται από τα σύγχρονα εργαλεία και συσκευές. Ο μαγνητισμός είναι μια αόρατη δύναμη που επιτρέπει στους μαγνήτες να μετακινούν άλλους μαγνήτες και ορισμένα μέταλλα σε απόσταση. Παρόλο που φαινομενικά πολύ διαφορετικά πράγματα, ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός είναι στην πραγματικότητα πολύ στενά συνδεδεμένα.
Η ηλεκτρική ενέργεια δημιουργεί μαγνητισμό
Το 1820, ο Δανός φυσικός Hans Christian Orsted παρατήρησε κάτι ασυνήθιστο ενώ πραγματοποιούσε πειράματα με ηλεκτρισμό. Βρήκε ότι όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει σε ένα καλώδιο, η βελόνα μιας πυξίδας τοποθετημένης κοντά θα κινηθούσε. Το μόνο που μπορούσε να κάνει ήταν μαγνητικό πεδίο. Ο Orsted είχε ανακαλύψει ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο.
Ο μαγνητισμός δημιουργεί ηλεκτρική ενέργεια
Ο Michael Faraday, όταν άκουσε την ανακάλυψη του Orsteds, πίστευε ότι αν τα ηλεκτρικά ρεύματα μπορούσαν να δημιουργήσουν μαγνητικά πεδία, τότε τα μαγνητικά πεδία θα μπορούσαν να παράγουν ηλεκτρικά ρεύματα. Το 1831, πραγματοποιώντας μια σειρά πειραμάτων σχεδιασμένων να δοκιμάσουν την ιδέα του, ο Faraday ανακάλυψε ότι ένας μαγνήτης που κινείται κοντά σε ένα καλώδιο θα μπορούσε να προκαλέσει ρεύμα στο ηλεκτρικό ρεύμα.
Η αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής
Δεν ήταν καν απαραίτητο ο μαγνήτης να κινηθεί για να παράγει ενέργεια. Ο σημαντικός παράγοντας ήταν ότι το μαγνητικό πεδίο γύρω από το καλώδιο πρέπει να αλλάζει. Αυτή η αλλαγή μπορεί να προκληθεί από ένα κινούμενο μαγνήτη, ή κρατώντας το μαγνήτη ακόμα και μετακινώντας το πηνίο, ή αυξάνοντας και μειώνοντας την ισχύ ενός ηλεκτρομαγνήτη. Αυτή η αρχή, ότι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο θα προκαλέσει ένα ηλεκτρικό ρεύμα σε έναν αγωγό, έγινε γνωστό ως ο νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.
Η φυσική ηλεκτρική ενέργεια κάνει φυσικούς μαγνήτες
Η ανακάλυψη του Orsteds δείχνει γιατί οι μαγνήτες έχουν μαγνητικά πεδία που μπορούν να μεταφέρουν άλλα αντικείμενα. Όλη η ύλη αποτελείται από άτομα. Τα φορτισμένα ηλεκτρόνια τροχίζουν έναν πυκνό ατομικό πυρήνα. Το μόνο που ένα ρεύμα είναι ένα κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο. Αυτό σημαίνει ότι κάθε άτομο στη φύση περιβάλλεται από ένα μικροσκοπικό ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο σημαίνει ότι όλα τα άτομα έχουν ένα μικροσκοπικό μαγνητικό πεδίο, όπως έδειξε ο Orsted, τα ηλεκτρικά ρεύματα δημιουργούν μαγνητικά πεδία. Στα περισσότερα υλικά, αυτοί οι μικροσκοπικοί ατομικοί μαγνήτες δείχνουν προς κάθε κατεύθυνση και ακυρώνουν το ένα το άλλο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα περισσότερα υλικά δεν είναι μαγνητικά. Αλλά σε ορισμένα υλικά αυτοί οι μικροσκοπικοί μαγνήτες ευθυγραμμίζονται, δημιουργώντας ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Αυτά τα υλικά είναι μαγνήτες και είναι σχεδόν πάντα μέταλλο κάποιου είδους.
Η σύνδεση
Όπως έδειξαν οι Orsted και Faraday, ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός είναι πολύ αλληλένδετοι. Κάθε ένας φαίνεται να είναι σε θέση να δημιουργήσει το άλλο. Ακόμα και οι φυσικοί μαγνήτες είναι μαγνητικοί εξαιτίας όλων των μικροσκοπικών ηλεκτρικών ρευμάτων που διατρέχουν μέσω αυτών με τον σωστό τρόπο. Δεν θα ήταν λάθος να πούμε ότι ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός είναι δύο διαφορετικές πτυχές του ίδιου φαινομένου.