Содержание
- Связь между электричеством и магнетизмом
- Природные магниты
- Почему природные магниты имеют магнитные поля
- Части электромагнита
- Как работают электромагниты
- В сравнении
Магнетизм - это естественная сила, которая позволяет магнитам взаимодействовать с другими магнитами и некоторыми металлами на расстоянии. Каждый магнит имеет два полюса, называемых «северным» и «южным» полюсами. Как магнитные полюса отталкивают друг друга, а разные полюса притягивают друг друга ближе. Все магниты притягивают к себе определенные металлы. Есть два вида магнитов. Есть естественные магниты и магниты, сделанные из электрических частей, называемых «электромагнитами».
Связь между электричеством и магнетизмом
Электричество и магнетизм, хотя, казалось бы, две отдельные силы, на самом деле тесно взаимосвязаны. Обнаруженный физиком Майклом Фарадеем в 19 веке закон электромагнитной индукции показывает, что движущиеся электрические заряды создают магнитные поля. По словам Кристен Койн из Национальной лаборатории сильных магнитных полей, это является основой существования магнитов природного происхождения и электромагнитов, созданных человеком.
Природные магниты
В магнитах естественного происхождения ток движущихся электрических зарядов, который создает магнитное поле, генерируется внутри вещества магнита. Атомы, крошечные частицы, которые составляют все физические объекты, состоят из заряженных электронов, вращающихся вокруг ядерных частиц. Поскольку электроны постоянно движутся вокруг ядра, они постоянно создают магнитные поля.
Почему природные магниты имеют магнитные поля
В большинстве материалов северный и южный полюсы этих крошечных атомных магнитов направлены в разные стороны. Это делает эффекты друг друга взаимоисключающими, и материал остается немагнитным. В некоторых материалах, в основном металлах, эти крошечные магниты выстраиваются в линию и делают весь объект магнитным.
Части электромагнита
Электромагнит - это устройство, состоящее из трех простых частей. Катушка проволоки намотана вокруг сердечника из металла, обычно железа. Аккумулятор или другой источник питания подключен к катушке провода. Проволока, как правило, очень тонкая и изолирована эмалью для дальнейшего уменьшения размера.
Как работают электромагниты
Когда на катушку подается напряжение, через нее начинает протекать электрический ток. Это заставляет магнитное поле формироваться вокруг провода. Форма катушки заставляет магнитное поле тока принимать особую конфигурацию. Все поля каждой петли катушки выстраиваются так, что получается эффект от естественного стержневого магнита. Один конец катушки является северным полюсом, а другой конец - южным полюсом. Железный сердечник усиливает поле провода, усиливая электромагнит.
В сравнении
Во многих отношениях природный магнит и электромагнит одинаковы. Оба являются объектами, генерирующими большие магнитные поля из электрических токов. Оба имеют северный и южный полюс. Однако электромагнит может изменять свою силу (изменяя свой ток), а природный магнит - нет. Электромагнит может переключать свои полюса (путем изменения напряжения), в то время как естественный магнит не может. Поле естественного магнита генерируется многими микроскопическими токами. Поле электромагнита генерируется единичным крупномасштабным током.