Електромагнит срещу постоянен магнит
Електромагнитите и постоянните магнити са две важни теми в електромагнитната теория. Тази статия ще обясни основите на магнетизма, електромагнита и постоянния магнит и ще опише връзката между двата магнита.
Какво е електромагнит?
За да разберем електромагнитите, първо трябва да разберем теориите зад магнетизма. Магнетизмът възниква поради електрически токове. Прав проводник с ток упражнява сила, нормална спрямо тока, върху друг проводник с ток, поставен успоредно на първия проводник. Тъй като тази сила е перпендикулярна на потока от заряди, това не може да бъде електрическа сила. По-късно това беше идентифицирано като магнетизъм.
Магнитната сила може да бъде привличаща или отблъскваща, но винаги взаимна. Магнитното поле упражнява сила върху всеки движещ се заряд, но неподвижните заряди не се засягат. Магнитното поле на движещ се заряд винаги е перпендикулярно на скоростта. Силата върху движещ се заряд от магнитно поле е пропорционална на скоростта на заряда и посоката на магнитното поле.
Магнитът има два полюса. Те се определят като Северен полюс и Южен полюс. Линиите на магнитното поле започват от Северния полюс и завършват на Южния полюс. Тези полеви линии обаче са хипотетични. Трябва да се отбележи, че магнитните полюси не съществуват като монопол. Полюсите не могат да бъдат изолирани. Това е известно като закон на Гаус за магнетизма. Електромагнитът е компонент, съставен от контури, носещи ток. Тези контури могат да бъдат с всякаква форма, но обикновените електромагнити имат формата на соленоиди или пръстени.
Какво е постоянен магнит?
Тъй като електрическият ток е единственият начин да се създаде магнит, постоянните магнити трябва да се състоят от токове. Всеки атом има електрони, обикалящи около ядрото на атома, и тези електрони имат свойство, наречено електронно въртене. Тези две свойства са отговорни за магнетизма в материалите. Материалите могат да бъдат групирани в няколко категории според техните магнитни свойства. Парамагнитни материали, диамагнитни материали и феромагнитни материали са само няколко. Има и някои по-рядко срещани видове като антиферомагнитни материали и феримагнитни материали. Диамагнетизмът се проявява в атоми само със сдвоени електрони. Общият спин на тези атоми е нула. Магнитните свойства възникват само поради орбиталното движение на електроните. Когато диамагнитен материал се постави във външно магнитно поле, той ще произведе слабо магнитно поле, анти-паралелно на външното поле. Парамагнитните материали имат атоми с несдвоени електрони. Електронните завъртания на тези несдвоени електрони действат като малки магнити, които са по-силни от магнитите, създадени от орбиталното движение на електроните. Когато се поставят във външно магнитно поле, тези малки магнити се подравняват с полето, за да произведат магнитно поле, което е успоредно на външното поле. Феромагнитните материали също са парамагнитни материали със зони от магнитни диполи в една посока дори преди да бъде приложено външното магнитно поле. Когато се приложи външно поле, тези магнитни зони ще се подредят успоредно на полето, така че да направят полето по-силно. Феромагнетизмът остава в материала дори след отстраняване на външното поле, но парамагнетизмът и диамагнетизмът изчезват веднага щом външното поле бъде премахнато. Постоянните магнити са съставени от такива феромагнитни материали.
Каква е разликата между електромагнитите и постоянните магнити?
• Постоянните магнити също са електромагнити с непрекъснат ток, който прави всеки атом магнит.
• Електромагнетизмът изчезва, след като външният ток бъде спрян, но постоянният магнетизъм остава.
