Sähkömagneetti vs. kestomagneetti
Sähkömagneetit ja kestomagneetit ovat kaksi tärkeää aihetta sähkömagneettisessa teoriassa. Tässä artikkelissa selitetään magnetismin, sähkömagneetin ja kestomagneetin perusteet ja kuvataan näiden kahden magneetin välinen suhde.
Mikä on sähkömagneetti?
Jotta ymmärtää sähkömagneetteja, on ensin ymmärrettävä magnetismin taustalla olevat teoriat. Magnetismi syntyy sähkövirtojen vaikutuksesta. Suora virtaa kuljettava johdin kohdistaa voiman, joka on normaali virran suhteen, toiseen virtaa kuljettavaan johtimeen, joka on sijoitettu samansuuntaisesti ensimmäisen johtimen kanssa. Koska tämä voima on kohtisuorassa varausvirtaan nähden, tämä ei voi olla sähköinen voima. Tämä tunnistettiin myöhemmin magnetismiksi.
Magneettinen voima voi olla joko houkutteleva tai vastenmielinen, mutta aina molemminpuolinen. Magneettikenttä kohdistaa voiman mihin tahansa liikkuvaan varaukseen, mutta se ei vaikuta paikallaan oleviin varauksiin. Liikkuvan varauksen magneettikenttä on aina kohtisuorassa nopeuteen nähden. Magneettikentän liikkuvaan varaukseen kohdistuva voima on verrannollinen varauksen nopeuteen ja magneettikentän suuntaan.
Mageneetilla on kaksi napaa. Ne määritellään pohjoisnapaksi ja etelänapaksi. Magneettikenttäviivat alkavat pohjoisnavalle ja päättyvät etelänavalle. Nämä kenttäviivat ovat kuitenkin hypoteettisia. On huomattava, että magneettisia napoja ei ole olemassa monopolina. Napoja ei voi eristää. Tämä tunnetaan Gaussin magnetismin laina. Sähkömagneetti on komponentti, joka koostuu virtaa kuljettavista silmukoista. Nämä silmukat voivat olla minkä muotoisia tahansa, mutta tavalliset sähkömagneetit ovat solenoidien tai renkaiden muotoisia.
Mikä on kestomagneetti?
Koska sähkövirta on ainoa tapa luoda magneetti, kestomagneettien on koostuttava virroista. Jokaisella atomilla on elektroneja, jotka kiertävät atomin ydintä, ja näillä elektroneilla on ominaisuus, jota kutsutaan elektroniseksi spiniksi. Nämä kaksi ominaisuutta ovat vastuussa materiaalien magnetismista. Materiaalit voidaan ryhmitellä useisiin luokkiin niiden magneettisten ominaisuuksien mukaan. Paramagneettiset materiaalit, diamagneettiset materiaalit ja ferromagneettiset materiaalit ovat muutamia mainitaksemme. On myös joitain vähemmän yleisiä tyyppejä, kuten antiferromagneettiset materiaalit ja ferrimagneettiset materiaalit. Diamagnetismi näkyy atomeissa, joissa on vain elektronien pareja. Näiden atomien kokonaisspin on nolla. Magneettiset ominaisuudet syntyvät vain elektronien kiertoradalla. Kun diamagneettinen materiaali asetetaan ulkoiseen magneettikenttään, se tuottaa heikon magneettikentän, joka on vastasuuntainen ulkoisen kentän kanssa. Paramagneettisissa materiaaleissa on atomeja, joissa on parittomia elektroneja. Näiden parittomien elektronien elektroniset spinit toimivat pieninä magneetteina, jotka ovat vahvempia kuin elektronien kiertoradan liikkeen synnyttämät magneetit. Kun nämä pienet magneetit asetetaan ulkoiseen magneettikenttään, ne suuntautuvat kentän kanssa tuottaen magneettikentän, joka on samansuuntainen ulkoisen kentän kanssa. Ferromagneettiset materiaalit ovat myös paramagneettisia materiaaleja, joissa magneettiset dipolit ovat yhdessä suunnassa jo ennen ulkoisen magneettikentän kohdistamista. Kun ulkoista kenttää käytetään, nämä magneettiset vyöhykkeet asettuvat samansuuntaisesti kentän kanssa, jotta ne vahvistaisivat kenttää. Ferromagnetismi jää materiaaliin myös ulkoisen kentän poistamisen jälkeen, mutta paramagnetismi ja diamagnetismi katoavat heti, kun ulkoinen kenttä poistetaan. Kestomagneetit koostuvat tällaisista ferromagneettisista materiaaleista.
Mitä eroa on sähkömagneeteilla ja kestomagneeteilla?
• Kestomagneetit ovat myös sähkömagneetteja, joissa virtaa jatkuva virta, mikä tekee jokaisesta atomista magneetin.
• Sähkömagnetismi katoaa, kun ulkoinen virta katkaistaan, mutta kestomagnetismi säilyy.
