Elektromagnēts pret pastāvīgo magnētu
Elektromagnēti un pastāvīgie magnēti ir divas svarīgas elektromagnētiskās teorijas tēmas. Šajā rakstā tiks izskaidroti magnētisma, elektromagnēta un pastāvīgā magnēta pamati un aprakstīti starp abiem magnētiem.
Kas ir elektromagnēts?
Lai saprastu elektromagnētus, vispirms ir jāsaprot teorijas, kas slēpjas magnētismā. Magnētisms rodas elektrisko strāvu dēļ. Taisnās strāvas nesējs rada strāvai normālu spēku citam strāvas pārneses vadītājam, kas novietots paralēli pirmajam vadītājam. Tā kā šis spēks ir perpendikulārs lādiņu plūsmai, tas nevar būt elektrisks spēks. Vēlāk tas tika identificēts kā magnētisms.
Magnētiskais spēks var būt vai nu pievilcīgs, vai atgrūžošs, bet vienmēr savstarpējs. Magnētiskais lauks iedarbina spēku uz jebkuru kustīgu lādiņu, bet stacionāros lādiņus tas neietekmē. Kustīga lādiņa magnētiskais lauks vienmēr ir perpendikulārs ātrumam. Magnētiskā lauka spēks uz kustīgu lādiņu ir proporcionāls lādiņa ātrumam un magnētiskā lauka virzienam.
Magnētam ir divi stabi. Tos definē kā Ziemeļpolu un Dienvidpolu. Magnētiskā lauka līnijas sākas ziemeļpolā un beidzas dienvidpolā. Tomēr šīs lauka līnijas ir hipotētiskas. Jāatzīmē, ka magnētiskie stabi nepastāv kā monopols. Stabus nevar izolēt. Tas ir pazīstams kā Gausa likums par magnētismu. Elektromagnēts ir komponents, kas sastāv no strāvas pārnēsāšanas cilpām. Šīs cilpas var būt jebkuras formas, bet parastajiem elektromagnētiem ir solenoīdu vai gredzenu forma.
Kas ir pastāvīgais magnēts?
Tā kā elektriskā strāva ir vienīgais veids, kā izveidot magnētu, pastāvīgajiem magnētiem jāsastāv no strāvām. Katram atomam ir elektroni, kas riņķo ap atoma kodolu, un šiem elektroniem ir īpašība, ko sauc par elektronisko griezienu. Šīs divas īpašības ir atbildīgas par materiālu magnētismu. Materiālus var sagrupēt vairākās kategorijās pēc to magnētiskajām īpašībām. Paramagnētiskie materiāli, Diamagnētiskie materiāli un Ferromagnētiskie materiāli ir tikai daži piemēri. Ir arī daži mazāk izplatīti veidi, piemēram, antiferromagnētiskie materiāli un ferrimagnētiskie materiāli. Diamagnetisms tiek parādīts atomos, kuros ir tikai sapāroti elektroni. Šo atomu kopējais grieziens ir nulle. Magnētiskās īpašības rodas tikai elektronu orbītas kustības dēļ. Kad diamagnētiskais materiāls tiek ievietots ārējā magnētiskajā laukā,tas radīs vāju magnētisko lauku, kas būs paralēls ārējam laukam. Paramagnētiskajos materiālos ir atomi ar nepāra elektroniem. Šo nesapāroto elektronu griešanās darbojas kā mazi magnēti, kas ir stiprāki par elektronu orbitālās kustības radītajiem magnētiem. Ievietojot ārējā magnētiskajā laukā, šie mazie magnēti sakrīt ar lauku, lai radītu magnētisko lauku, kas ir paralēls ārējam laukam. Ferromagnētiskie materiāli ir arī paramagnētiski materiāli ar magnētisko dipolu zonām vienā virzienā pat pirms ārējā magnētiskā lauka iedarbības. Kad tiek izmantots ārējais lauks, šīs magnētiskās zonas izlīdzinās paralēli laukam, lai tās padarītu lauku spēcīgāku. Feromagnētisms materiālā paliek pat pēc ārējā lauka noņemšanas,bet paramagnetisms un diamagnetisms izzūd, tiklīdz tiek noņemts ārējais lauks. Pastāvīgos magnētus veido šādi feromagnētiski materiāli.
Kāda ir atšķirība starp elektromagnētiem un pastāvīgajiem magnētiem?
• Pastāvīgie magnēti ir arī elektromagnēti ar nepārtrauktu strāvu, kas katru atomu padara par magnētu.
• Elektromagnētisms pazūd, kad ārējā strāva tiek pārtraukta, bet paliek pastāvīgais magnētisms.
