במה שונה אלקטרומגנט ממגנט רגיל?

תוֹכֶן

• הקשר בין חשמל למגנטיות
• מגנטים טבעיים
• מדוע למגנטים טבעיים יש שדות מגנטיים
• חלקים אלקטרומגנטיים
• כיצד אלקטרומגנטים עובדים
• בהשוואה

מגנטיות היא כוח טבעי המאפשר למגנטים לקיים אינטראקציה עם מגנטים אחרים, ומתכות מסוימות, במרחק. לכל מגנט שני קטבים, הנקראים הקטבים "צפון" ו"דרום ". כמו מוטות מגנטיים דוחפים זה את זה משם וקטבים שונים מקרבים זה את זה. כל המגנטים מושכים אליהם מתכות מסוימות. ישנם שני סוגים של מגנטים. ישנם טבעיים מגנטים ומגנטים העשויים מחלקים חשמליים, המכונים "אלקטרומגנטים".

הקשר בין חשמל למגנטיות

חשמל ומגנטיות, אם כי לכאורה שני כוחות נפרדים, קשורים זה בזה זה בזה. חוק הגיוס האלקטרומגנטי התגלה על ידי הפיזיקאי מייקל פאראדיי במאה ה -19, ומראה כי מטענים חשמליים נעים יוצרים שדות מגנטיים. זהו הבסיס לקיומם של מגנטים טבעיים ואלקטרומגנטים מעשה ידי אדם, על פי קריסטן קויין ממעבדת השדה המגנטית הגבוהה.

מגנטים טבעיים

עם מגנטים המתרחשים באופן טבעי נוצר זרם המטענים החשמליים הנעים היוצר את השדה המגנטי בתוך חומר המגנט. האטומים, החלקיקים הזעירים המרכיבים את כל האובייקטים הפיזיים, מורכבים מאלקטרונים טעונים המקיפים חלקיקים גרעיניים. מכיוון שהאלקטרונים נעים כל הזמן סביב הגרעין, הם יוצרים כל הזמן שדות מגנטיים.

מדוע למגנטים טבעיים יש שדות מגנטיים

ברוב החומרים מצביעים הקטבים הצפוניים והדרומיים של המגנטים האטומיים הזעירים הללו לכל כיוון. זה גורם לכך שההשפעות של כל אחת מבטלות זו את זו, והחומר נותר לא מגנטי. בחלק מהחומרים, בעיקר מתכות, המגנטים הזעירים הללו מתיישרים והופכים את האובייקט כולו למגנטי.

חלקים אלקטרומגנטיים

אלקטרומגנט הוא מכשיר המורכב משלושה חלקים פשוטים. סליל של חוט כרוך סביב ליבת מתכת, בדרך כלל ברזל. סוללה או מקור כוח אחר מחוברים לסליל החוט. החוט בדרך כלל דק מאוד ומבודד על ידי אמייל, בכדי להמשיך ולהקטין את הגודל.

כיצד אלקטרומגנטים עובדים

כאשר מתח מוחל על הסליל, מתחיל לזרום זרם חשמלי. זה גורם להיווצרות שדה מגנטי סביב החוט. צורת הסליל מאלצת את השדה המגנטי של הזרם לתצורה מיוחדת. כל השדות של כל לולאה של הסליל מתיישרים כך שההשפעה היא של מגנט מוט טבעי. הקצה האחד של הסליל הוא קוטב צפוני והקצה השני הוא קוטב דרומי. ליבת הברזל מחזקת את שדה החוט, מה שהופך את האלקטרומגנט לחזק יותר.

בהשוואה

במובנים רבים מגנט טבעי ואלקטרומגנט זהים. שניהם אובייקטים המייצרים שדות מגנטיים גדולים מתוך זרמים חשמליים. לשניהם קוטב צפוני וקוטב דרום. עם זאת, אלקטרומגנט יכול לשנות את חוזקו (על ידי שינוי הזרם שלו) ומגנט טבעי אינו יכול. אלקטרומגנט יכול להחליף את הקטבים שלו (על ידי הפיכת המתח שלו) בעוד שמגנט טבעי אינו יכול. שדה המגנט הטבעי נוצר על ידי זרמים מיקרוסקופיים רבים. שדה האלקטרומגנט נוצר על ידי זרם גדול בקנה מידה גדול.