Elektromagnetas prieš nuolatinį magnetą
Elektromagnetai ir nuolatiniai magnetai yra dvi svarbios elektromagnetinės teorijos temos. Šiame straipsnyje bus paaiškinti magnetizmo, elektromagneto ir nuolatinio magneto pagrindai bei aprašomi dviejų magnetų santykiai.
Kas yra elektromagnetas?
Norint suprasti elektromagnetus, pirmiausia reikia suprasti magnetizmo teorijas. Magnetizmas atsiranda dėl elektros srovių. Tiesus srovės laidininkas veikia jėgą, normalią srovei, kitam srovės laidininkui, esančiam lygiagrečiai pirmajam laidininkui. Kadangi ši jėga yra statmena krūvių srautui, tai negali būti elektrinė jėga. Vėliau tai buvo nustatyta kaip magnetizmas.
Magnetinė jėga gali būti patraukli arba atstumianti, bet visada abipusė. Magnetinis laukas veikia jėgą bet kokiam judančiam krūviui, tačiau stacionariems krūviams tai neturi įtakos. Judančio krūvio magnetinis laukas visada yra statmenas greičiui. Jėga, veikianti magnetinio lauko judantį krūvį, yra proporcinga krūvio greičiui ir magnetinio lauko krypčiai.
Magnetas turi du polius. Jie apibrėžiami kaip Šiaurės ašigalis ir Pietų ašigalis. Magnetinio lauko linijos prasideda Šiaurės ašigalyje ir baigiasi Pietų ašigalyje. Tačiau šios lauko linijos yra hipotetinės. Reikia pažymėti, kad magnetiniai poliai neegzistuoja kaip monopolis. Stulpai negali būti izoliuoti. Tai žinoma kaip Gauso magnetizmo dėsnis. Elektromagnetas yra komponentas, sudarytas iš srovės laidų kilpų. Šios kilpos gali būti bet kokios formos, tačiau įprasti elektromagnetai yra solenoidų arba žiedų formos.
Kas yra nuolatinis magnetas?
Kadangi elektros srovė yra vienintelis būdas sukurti magnetą, nuolatiniai magnetai turi būti sudaryti iš srovių. Kiekvienas atomas turi elektronų, skriejančių aplink atomo branduolį, ir šie elektronai turi savybę, vadinamą elektroniniu sukimu. Šios dvi savybės yra atsakingos už medžiagų magnetizmą. Medžiagas galima suskirstyti į kelias kategorijas pagal jų magnetines savybes. Paramagnetinės medžiagos, diamagnetinės medžiagos ir feromagnetinės medžiagos yra tik keletas. Taip pat yra keletas mažiau paplitusių tipų, tokių kaip antiferomagnetinės medžiagos ir ferimagnetinės medžiagos. Diamagnetizmas rodomas atomuose, kuriuose yra tik suporuoti elektronai. Bendras šių atomų sukimasis yra lygus nuliui. Magnetinės savybės atsiranda tik dėl elektronų judėjimo orbitoje. Kai diamagnetinė medžiaga dedama į išorinį magnetinį lauką, ji sukurs silpną magnetinį lauką, kuris yra antilygiagretus išoriniam laukui. Paramagnetinės medžiagos turi atomus su nesuporuotais elektronais. Šių nesuporuotų elektronų elektroniniai sukiniai veikia kaip maži magnetai, kurie yra stipresni už magnetus, kuriuos sukuria elektronų orbitinis judėjimas. Įdėjus į išorinį magnetinį lauką, šie maži magnetai susilieja su lauku ir sukuria magnetinį lauką, kuris yra lygiagretus išoriniam laukui. Feromagnetinės medžiagos taip pat yra paramagnetinės medžiagos, turinčios magnetinių dipolių zonas viena kryptimi net prieš veikiant išoriniam magnetiniam laukui. Kai veikia išorinis laukas, šios magnetinės zonos išsilygiuos lygiagrečiai laukui, kad sustiprintų lauką. Feromagnetizmas medžiagoje lieka net pašalinus išorinį lauką, tačiau paramagnetizmas ir diamagnetizmas išnyksta, kai tik pašalinamas išorinis laukas. Nuolatiniai magnetai yra pagaminti iš tokių feromagnetinių medžiagų.
Kuo skiriasi elektromagnetai ir nuolatiniai magnetai?
• Nuolatiniai magnetai taip pat yra elektromagnetai, kurių srovė teka nuolat, todėl kiekvienas atomas tampa magnetu.
• Elektromagnetizmas išnyksta, kai išorinė srovė sustabdoma, bet nuolatinis magnetizmas išlieka.
