Elektromagnet protiv trajnog magneta
Elektromagneti i trajni magneti dvije su važne teme u teoriji elektromagnetizma. Ovaj će članak objasniti osnove magnetizma, elektromagneta i trajnog magneta i opisati odnos između dva magneta.
Što je Electromagnet?
Da bismo razumjeli elektromagnete, prvo moramo razumjeti teorije koje stoje iza magnetizma. Magnetizam se javlja zbog električnih struja. Ravni vodič kroz koji teče struja djeluje silom, normalnom na struju, na drugi vodič kroz koji teče struja postavljen paralelno s prvim vodičem. Budući da je ta sila okomita na tok naboja, to ne može biti električna sila. Ovo je kasnije identificirano kao magnetizam.
Magnetska sila može biti privlačna ili odbojna, ali uvijek obostrana. Magnetsko polje djeluje silom na bilo koji pokretni naboj, ali to ne utječe na stacionarne naboje. Magnetsko polje pokretnog naboja uvijek je okomito na brzinu. Sila magnetskog polja na pokretni naboj proporcionalna je brzini naboja i smjeru magnetskog polja.
Magnet ima dva pola. Definirani su kao Sjeverni pol i Južni pol. Linije magnetskog polja počinju na sjevernom polu, a završavaju na južnom polu. Međutim, ove linije polja su hipotetske. Mora se napomenuti da magnetski polovi ne postoje kao monopol. Polovi se ne mogu izolirati. Ovo je poznato kao Gaussov zakon za magnetizam. Elektromagnet je komponenta sastavljena od strujnih petlji. Ove petlje mogu biti bilo kojeg oblika, ali uobičajeni elektromagneti imaju oblik solenoida ili prstena.
Što je trajni magnet?
Budući da je električna struja jedini način za stvaranje magneta, trajni magneti moraju se sastojati od struja. Svaki atom ima elektrone koji kruže oko jezgre atoma, a ti elektroni imaju svojstvo koje se zove elektronski spin. Ova dva svojstva odgovorna su za magnetizam u materijalima. Materijali se mogu grupirati u nekoliko kategorija prema njihovim magnetskim svojstvima. Paramagnetski materijali, dijamagnetski materijali i feromagnetski materijali su samo neki od njih. Postoje i neke manje uobičajene vrste kao što su antiferomagnetski materijali i ferimagnetski materijali. Dijamagnetizam se pokazuje u atomima sa samo uparenim elektronima. Ukupni spin ovih atoma je nula. Magnetska svojstva nastaju samo zbog orbitalnog gibanja elektrona. Kada se dijamagnetski materijal stavi u vanjsko magnetsko polje, proizvest će slabo magnetsko polje suprotno od vanjskog polja. Paramagnetski materijali imaju atome s nesparenim elektronima. Elektronski spinovi ovih nesparenih elektrona djeluju kao mali magneti, koji su jači od magneta stvorenih orbitalnim gibanjem elektrona. Kada se stave u vanjsko magnetsko polje, ovi mali magneti poravnaju se s poljem kako bi proizveli magnetsko polje, koje je paralelno s vanjskim poljem. Feromagnetski materijali su također paramagnetski materijali sa zonama magnetskih dipola u jednom smjeru i prije djelovanja vanjskog magnetskog polja. Kada se vanjsko polje primijeni, ove magnetske zone će se poravnati paralelno s poljem kako bi polje ojačale. Feromagnetizam ostaje u materijalu čak i nakon uklanjanja vanjskog polja, ali paramagnetizam i dijamagnetizam nestaju čim se vanjsko polje ukloni. Trajni magneti sastoje se od takvih feromagnetskih materijala.
Koja je razlika između elektromagneta i trajnih magneta?
• Trajni magneti također su elektromagneti s kontinuiranim protokom struje, čineći svaki atom magnetom.
• Elektromagnetizam nestaje kada se vanjska struja zaustavi, ali stalni magnetizam ostaje.
