Elektromagnet vs permanentný magnet
Elektromagnety a permanentné magnety sú dve dôležité témy elektromagnetickej teórie. Tento článok vysvetlí základy magnetizmu, elektromagnetu a permanentného magnetu a popíše tieto dva magnety.
Čo je to elektromagnet?
Aby sme porozumeli elektromagnetom, je potrebné najskôr porozumieť teóriám magnetizmu. Magnetizmus sa vyskytuje v dôsledku elektrických prúdov. Vodič prenášajúci jednosmerný prúd vyvíja silu, normálnu k prúdu, na ďalší vodič prenášajúci prúd umiestnený rovnobežne s prvým vodičom. Pretože táto sila je kolmá na tok nábojov, nemôže to byť elektrická sila. To sa neskôr identifikovalo ako magnetizmus.
Magnetická sila môže byť buď atraktívna alebo odpudzujúca, ale vždy vzájomná. Magnetické pole vyvíja silu na akýkoľvek pohybujúci sa náboj, ale stacionárne náboje nie sú ovplyvnené. Magnetické pole pohybujúceho sa náboja je vždy kolmé na rýchlosť. Sila na pohybujúci sa náboj magnetickým poľom je úmerná rýchlosti náboja a smeru magnetického poľa.
Magnet má dva póly. Sú definované ako severný a južný pól. Čiary magnetického poľa začínajú na severnom póle a končia na južnom póle. Tieto siločiary sú však hypotetické. Je potrebné poznamenať, že magnetické póly neexistujú ako monopol. Póly nemožno izolovať. Toto je známe ako Gaussov zákon pre magnetizmus. Elektromagnet je komponent tvorený prúdovými slučkami. Tieto slučky môžu mať akýkoľvek tvar, ale bežné elektromagnety majú tvar solenoidov alebo krúžkov.
Čo je to permanentný magnet?
Pretože elektrický prúd je jediný spôsob, ako vytvoriť magnet, permanentné magnety musia pozostávať z prúdov. Každý atóm má elektróny obiehajúce okolo jadra atómu a tieto elektróny majú vlastnosť nazývanú elektronická rotácia. Tieto dve vlastnosti sú zodpovedné za magnetizmus v materiáloch. Materiály možno rozdeliť do niekoľkých kategórií podľa ich magnetických vlastností. Paramagnetické materiály, diamagnetické materiály a feromagnetické materiály. Existujú aj niektoré menej bežné typy, ako sú ant feromagnetické materiály a ferimagnetické materiály. Diamagnetizmus sa prejavuje v atómoch iba s párovými elektrónmi. Celkový spin týchto atómov je nula. Magnetické vlastnosti vznikajú iba vďaka orbitálnemu pohybu elektrónov. Keď je diamagnetický materiál umiestnený do vonkajšieho magnetického poľa,bude produkovať slabé magnetické pole antiparalelné s vonkajším poľom. Paramagnetické materiály majú atómy s nepárovými elektrónmi. Elektronické otáčania týchto nepárových elektrónov fungujú ako malé magnety, ktoré sú silnejšie ako magnety vytvorené elektrónovým orbitálnym pohybom. Ak sú tieto malé magnety umiestnené v externom magnetickom poli, zarovnávajú sa s poľom a vytvárajú magnetické pole, ktoré je rovnobežné s vonkajším poľom. Feromagnetické materiály sú tiež paramagnetické materiály so zónami magnetických dipólov v jednom smere ešte pred aplikáciou vonkajšieho magnetického poľa. Keď sa použije vonkajšie pole, tieto magnetické zóny sa vyrovnajú rovnobežne s poľom, aby zosilnili pole. Feromagnetizmus zostáva v materiáli aj po odstránení vonkajšieho poľa,ale paramagnetizmus a diamagnetizmus zmizne hneď po odstránení vonkajšieho poľa. Permanentné magnety sú vyrobené z týchto feromagnetických materiálov.
Aký je rozdiel medzi elektromagnetmi a permanentnými magnetmi?
• Permanentné magnety sú tiež elektromagnety s nepretržitým prúdom, ktorý z každého atómu robí magnet.
• Elektromagnetizmus zmizne, keď sa zastaví externý prúd, ale permanentný magnetizmus zostáva.
