Elektromagnet vs permanentný magnet
Elektromagnety a permanentné magnety sú dve dôležité témy v elektromagnetickej teórii. Tento článok vysvetlí základy magnetizmu, elektromagnetu a permanentného magnetu a opíše medzi týmito dvoma magnetmi.
Čo je elektromagnet?
Ak chcete porozumieť elektromagnetom, musíte najprv porozumieť teóriám magnetizmu. Magnetizmus vzniká v dôsledku elektrického prúdu. Priamy prúdový vodič pôsobí silou, kolmou na prúd, na iný prúdový vodič umiestnený rovnobežne s prvým vodičom. Keďže táto sila je kolmá na tok nábojov, nemôže ísť o elektrickú silu. Toto bolo neskôr identifikované ako magnetizmus.
Magnetická sila môže byť príťažlivá alebo odpudivá, ale vždy je vzájomná. Magnetické pole pôsobí silou 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 pôsobením magnetického poľa je úmerná rýchlosti náboja a smeru magnetického poľa.
Magnet má dva póly. Sú definované ako severný pól a južný pól. Magnetické siločiary 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?
Keďže 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 elektrónový spin. 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 sú len niektoré. Existujú aj niektoré menej bežné typy, ako sú antiferomagnetické materiály a ferimagnetické materiály. Diamagnetizmus sa prejavuje v atómoch iba s párovanými elektrónmi. Celkový spin týchto atómov je nulový. Magnetické vlastnosti vznikajú len vďaka orbitálnemu pohybu elektrónov. Keď sa diamagnetický materiál umiestni do vonkajšieho magnetického poľa, vytvorí slabé magnetické pole antiparalelné k vonkajšiemu poľu. Paramagnetické materiály majú atómy s nespárovanými elektrónmi. Elektronické spiny týchto nepárových elektrónov pôsobia ako malé magnety, ktoré sú silnejšie ako magnety vytvorené orbitálnym pohybom elektrónov. Keď sú umiestnené vo vonkajšom magnetickom poli, tieto malé magnety sa vyrovnávajú s poľom a vytvárajú magnetické pole, ktoré je paralelné s vonkajším poľom. Feromagnetické materiály sú tiež paramagnetické materiály so zónami magnetických dipólov v jednom smere ešte pred pôsobením vonkajšieho magnetického poľa. Keď sa aplikuje vonkajšie pole, tieto magnetické zóny sa zoradia rovnobežne s poľom, takže pole zosilnia. Feromagnetizmus zostáva v materiáli aj po odstránení vonkajšieho poľa, ale paramagnetizmus a diamagnetizmus zmizne, akonáhle sa vonkajšie pole odstráni. Permanentné magnety sú vyrobené z takýchto feromagnetických materiálov.
Aký je rozdiel medzi elektromagnetmi a permanentnými magnetmi?
• Permanentné magnety sú tiež elektromagnety s nepretržitým prúdom, vďaka čomu je každý atóm magnetom.
• Elektromagnetizmus zmizne po zastavení vonkajšieho prúdu, ale permanentný magnetizmus zostane.
