Ero sähkömagneetin ja pysyvän magneetin välillä

Sähkömagneetti vs. pysyvä magneetti
 

Sähkömagneetit ja kestomagneetit ovat kaksi tärkeää aihetta sähkömagneettisessa teoriassa. Tämä artikkeli selittää magnetismin, sähkömagneetin ja kestomagneetin perusteet ja kuvaa näiden kahden magneettien välistä.

Mikä on sähkömagneetti?

Sähkömagneettien ymmärtämiseksi on ensin ymmärrettävä magnetismin takana olevat teoriat. Magnetismi tapahtuu sähkövirtojen takia. Suoraa virtaa kuljettava johdin kohdistaa virtaan nähden normaalin voiman toiseen virrankuljettajaan, joka on sijoitettu saman johtimen kanssa. Koska tämä voima on kohtisuorassa varausvirtaan, se ei voi olla sähkövoima. Tämä tunnistettiin myöhemmin magneettiseksi.

Magneettinen voima voi olla joko houkutteleva tai vastenmielinen, mutta aina keskinäinen. Magneettikenttä kohdistaa voiman mihin tahansa liikkuvaan varaukseen, mutta paikallaan oleviin varauksiin ei vaikuteta. Liikkuvan varauksen magneettikenttä on aina kohtisuora nopeuteen nähden. Magneettikentän liikuttavalle varaukselle aiheuttama voima on verrannollinen varauksen nopeuteen ja magneettikentän suuntaan.

Magneetissa on kaksi napaa. Ne määritellään pohjoisnapaksi ja etelänapaksi. Magneettikenttäviivat alkavat pohjoisnavasta ja päättyvät etelänapaan. Nämä kenttäviivat ovat kuitenkin hypoteettisia. On huomattava, että magneettisia napoja ei ole olemassa monopoleina. Napoja ei voida eristää. Tätä kutsutaan Gaussin lakia magnetismista. Sähkömagneetti on komponentti, joka koostuu virran kantavista silmukoista. Nämä lenkit voivat olla minkä tahansa muodon, mutta tavallisilla sähkömagneetteilla on solenoidien tai renkaiden muoto.

Mikä on pysyvä magneetti?

Koska sähkövirta on ainoa tapa luoda magneetti, kestomagneettien on muodostettava virta. Jokaisessa atomissa on atomien ytimessä kiertäviä elektroneja, ja näillä elektronilla on ominaisuus, jota kutsutaan elektroniseksi spiniksi. Nämä kaksi ominaisuutta ovat vastuussa materiaalien magnetismista. Materiaalit voidaan ryhmitellä useisiin luokkiin niiden magneettisten ominaisuuksien perusteella. Paramagneettiset materiaalit, diamagnettiset materiaalit ja ferromagneettiset materiaalit ovat muutamia mainitaksemme. On myös joitain vähemmän yleisiä tyyppejä, kuten anti-ferromagneettiset materiaalit ja ferrimagneettiset materiaalit. Diamagnetismi esitetään atomeissa, joissa on vain parilliset elektronit. Näiden atomien kokonais spin on nolla. Magneettiset ominaisuudet syntyvät vain elektronien kiertoradalta johtuen. Kun diamagneettinen materiaali asetetaan ulkoiseen magneettikenttään, se tuottaa heikon magneettikentän, joka on vastainen ulkoisen kentän kanssa. Paramagneettisissa materiaaleissa on atomeja, joissa ei ole paria. Näiden parittomien elektronien elektroniset pyöritykset toimivat pieninä magneeteina, jotka ovat vahvempia kuin elektronien kiertoradan aiheuttamat magneetit. Kun ne asetetaan ulkoiseen magneettikentään, nämä pienet magneetit kohdistuvat kentän kanssa tuottaen ulkoisen kentän suuntaisen magneettikentän. Ferromagneettiset materiaalit ovat myös paramagneettisia materiaaleja, joissa on magneettisten dipolien vyöhykkeitä yhdessä suunnassa jo ennen ulkoisen magneettikentän kohdistamista. Kun ulkoinen kenttä asetetaan, nämä magneettiset vyöhykkeet kohdistuvat yhdensuuntaisesti kentän kanssa niin, että ne tekisivät kentän voimakkaammaksi. Ferromagneettisuus jää materiaaliin myös ulkoisen kentän poistamisen jälkeen, mutta paramagnetismi ja diamagnetismi katoavat heti, kun ulkoinen kenttä poistetaan. Kestomagneetit koostuvat sellaisista ferromagneettisista materiaaleista.