Περιεχόμενο
- Τι είναι ο μαγνητισμός;
- Τρόποι δημιουργίας ενός μαγνήτη
- Δημιουργώντας τον δικό σας μαγνήτη
- Αύξηση της αντοχής
- Προειδοποιήσεις
Όλοι οι πιθανοί τρόποι δημιουργίας ενός μόνιμου μαγνήτη παρατίθενται στο φοιτητικό σημειωματάριο Joseph Henrys, το οποίο φυλάσσεται στο Πανεπιστήμιο του Princeton. Ο Henry, Αμερικανός φυσικός του 18ου αιώνα, είναι γνωστός - μαζί με τον Michael Faraday - ως πατέρας της ηλεκτρικής τεχνολογίας, οπότε δεν αποτελεί έκπληξη ότι μία από τις μεθόδους που περιγράφει χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια. Αποδεικνύεται ότι εάν έχετε τον σωστό τύπο μεταλλικής ράβδου και αρκετή ηλεκτρική ενέργεια, η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή μπορεί να μετατρέψει τη ράβδο σε ισχυρό μόνιμο μαγνήτη. Πόσο ισχυρή; Σίγουρα ισχυρότερο από ένα μαγνήτη ψυγείου.
Τι είναι ο μαγνητισμός;
Ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός δεν είναι μόνο συσχετισμένοι, είναι δύο όψεις του ίδιου νομίσματος και αυτό ήταν το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, που ανακαλύφθηκε ανεξάρτητα από τον Henry και τον Faraday, που οδήγησαν σε αυτή την υλοποίηση. Τα ηλεκτρόνια έχουν περιστροφή, που δίνει σε κάθε άτομο ένα μικρό μαγνητικό πεδίο. Είναι δυνατόν να προκαλέσει τα ηλεκτρόνια μέσα σε ορισμένα μέταλλα να περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση και αυτό δίνει τις μεταλλικές μαγνητικές ιδιότητες. Ο κατάλογος των μετάλλων που κάνουν αυτό δεν είναι μακρύς, αλλά ο σίδηρος είναι ένας από αυτούς και, επειδή ο χάλυβας είναι κατασκευασμένος από σίδηρο, μπορεί επίσης να μαγνητιστεί.
Τρόποι δημιουργίας ενός μαγνήτη
Μεταξύ των μεθόδων που αναφέρει ο Henry για τη μετατροπή μιας συνηθισμένης ράβδου σιδήρου ή χάλυβα σε ένα μαγνήτη είναι:
Το τελικό αποτέλεσμα κάθε μεθόδου είναι να προκαλέσει την περιστροφή των ηλεκτρονίων στη ράβδο στην ίδια κατεύθυνση. Δεδομένου ότι η ηλεκτρική ενέργεια είναι κατασκευασμένη από ηλεκτρόνια, είναι μια καλή υπόθεση ότι η τελευταία μέθοδος είναι η πιο αποδοτική.
Δημιουργώντας τον δικό σας μαγνήτη
Χρειάζεται μια ράβδο από χάλυβα, σίδηρο ή κάποιο άλλο υλικό που μπορεί να μαγνητιστεί. (Συμβουλή: Δεν υπάρχουν πολλές άλλες επιλογές.) Ένα 10d ή μεγαλύτερο χάλυβα καρφί είναι τέλειο. Εάν δεν είστε σίγουροι για τον χάλυβα του, χρησιμοποιήστε ένα μικρό μαγνήτη για να το δοκιμάσετε. Χρειάζεστε επίσης ένα πόδι ή δύο από μονωμένο καλώδιο χαλκού και μια πηγή ενέργειας, όπως μια μπαταρία D-cell ή έναν μετασχηματιστή χαμηλής τάσης που μπορείτε να συνδέσετε σε μια πρίζα. Εάν επιλέξετε έναν μετασχηματιστή, βεβαιωθείτε ότι διαθέτει τερματικά στα οποία μπορείτε να συνδέσετε καλώδια.
Για να μαγνητίσετε το καρφί, τυλίξτε το καλώδιο γύρω του, σχηματίζοντας όσο το δυνατόν περισσότερα πηνία. Το πρόστιμο για να επικαλύψει το σύρμα πάνω από τα πηνία που έχετε ήδη τυλίξει. Η ισχύς του επαγωγικού πεδίου - και ο μαγνήτης σας - αυξάνεται καθώς αυξάνετε τον αριθμό των πηνίων, οπότε να είστε γενναιόδωροι. Αφήστε τα άκρα των συρμάτων ελεύθερα και απογυμνώστε μια ίντσα μόνωσης για να τα συνδέσετε στην πηγή τροφοδοσίας.
Συνδέστε τα καλώδια στην πηγή τροφοδοσίας και ενεργοποιήστε την τροφοδοσία. Αφήστε την τροφοδοσία για περίπου ένα λεπτό και, στη συνέχεια, απενεργοποιήστε την. Δοκιμάστε το καρφί κρατώντας το πάνω από κάποιες φιάλες σιδήρου. Θα πρέπει τώρα να μαγνητιστεί και να προσελκύσει τις ρινίσματα, ακόμα και όταν η ισχύς είναι σβηστή.
Αύξηση της αντοχής
Μπορείτε να αυξήσετε τη δύναμη του μαγνήτη αυξάνοντας τον αριθμό των σπειρών. Για παράδειγμα, εάν διπλασιάσετε τον αριθμό των πηνίων, διπλασιάζετε τη δύναμη του επαγωγικού πεδίου. Ωστόσο, όταν αυξάνετε το μήκος σύρματος για να το κάνετε αυτό, αυξάνετε την ηλεκτρική αντίσταση, η οποία μειώνει την ποσότητα ρεύματος που ρέει μέσω του σύρματος. Δεδομένου ότι το ρεύμα, που είναι η κίνηση των ηλεκτρονίων, δημιουργεί το πεδίο, η επαγωγική ισχύς μειώνεται. Αντισταθμίστε αυτή την απώλεια ρεύματος αυξάνοντας την τάση είτε αλλάζοντας τη ρύθμιση στον μετασχηματιστή είτε χρησιμοποιώντας μια μεγαλύτερη μπαταρία.