Elektromágnes vs állandó mágnes
Az elektromágnesek és az állandó mágnesek az elektromágneses elmélet két fontos témája. Ez a cikk elmagyarázza a mágnesesség, az elektromágnes és az állandó mágnes alapjait, és leírja a két mágnes közötti különbséget.
Mi az elektromágnes?
Az elektromágnesek megértéséhez először meg kell érteni a mágnesesség mögött meghúzódó elméleteket. A mágnesesség elektromos áramok hatására jön létre. Egy egyenes áramvezető vezető az áramra merőleges erőt fejt ki egy másik, az első vezetővel párhuzamosan elhelyezett áramvezetőre. Mivel ez az erő merőleges a töltések áramlására, ez nem lehet elektromos erő. Ezt később mágnesességként azonosították.
A mágneses erő lehet vonzó vagy taszító, de mindig kölcsönös. A mágneses tér erőt fejt ki bármely mozgó töltésre, de az álló töltésekre nincs hatással. A mozgó töltés mágneses tere mindig merőleges a sebességre. A mozgó töltésre a mágneses tér által kifejtett erő arányos a töltés sebességével és a mágneses tér irányával.
Egy mágnesnek két pólusa van. Északi- és déli-sarkként határozzák meg őket. A mágneses erővonalak az Északi-sarkon kezdődnek és a Déli-sarkon végződnek. Ezek a mezővonalak azonban hipotetikusak. Meg kell jegyezni, hogy a mágneses pólusok nem monopólusként léteznek. A pólusokat nem lehet elkülöníteni. Ez a mágnesesség Gauss-törvényeként ismert. Az elektromágnes egy áramvezető hurokból álló alkatrész. Ezek a hurkok bármilyen alakúak lehetnek, de a gyakori elektromágnesek mágnestekercs vagy gyűrű alakúak.
Mi az az állandó mágnes?
Mivel az elektromos áram az egyetlen módja a mágnes létrehozásának, az állandó mágneseknek áramokból kell állniuk. Minden atomnak vannak elektronjai, amelyek az atommag körül keringenek, és ezeknek az elektronoknak van egy tulajdonsága, amelyet elektronspinnek neveznek. Ez a két tulajdonság felelős az anyagok mágnesességéért. Az anyagok mágneses tulajdonságaik szerint több kategóriába sorolhatók. A paramágneses anyagok, a diamágneses anyagok és a ferromágneses anyagok csak néhányat említsünk. Vannak kevésbé elterjedt típusok is, például antiferromágneses anyagok és ferrimágneses anyagok. A diamágnesesség olyan atomokban mutatkozik meg, amelyek csak páros elektronokkal rendelkeznek. Ezen atomok teljes spinje nulla. A mágneses tulajdonságok csak az elektronok keringési mozgásának köszönhetőek. Ha egy diamágneses anyagot külső mágneses térbe helyezünk, az a külső térrel párhuzamosan gyenge mágneses teret hoz létre. A paramágneses anyagok atomjai párosítatlan elektronokkal rendelkeznek. Ezeknek a párosítatlan elektronoknak az elektronikus spinjei kis mágnesekként működnek, amelyek erősebbek, mint az elektronok keringési mozgása által létrehozott mágnesek. Külső mágneses térbe helyezve ezek a kis mágnesek a mezőhöz igazodva mágneses mezőt hoznak létre, amely párhuzamos a külső térrel. A ferromágneses anyagok olyan paramágneses anyagok is, amelyekben a mágneses dipólusok egyirányú zónái vannak, még a külső mágneses tér alkalmazása előtt is. Amikor a külső mezőt alkalmazzák, ezek a mágneses zónák párhuzamosan helyezkednek el a mezővel, így erősebbé teszik a mezőt. A ferromágnesesség a külső tér eltávolítása után is megmarad az anyagban, de a paramágnesesség és a diamágnesesség eltűnik, amint a külső mezőt eltávolítjuk. Az állandó mágnesek ilyen ferromágneses anyagokból állnak.
Mi a különbség az elektromágnesek és az állandó mágnesek között?
• Az állandó mágnesek is olyan elektromágnesek, amelyeknél folyamatos áram folyik, így minden atom mágnessé válik.
• Az elektromágnesesség eltűnik, ha a külső áramot leállítják, de az állandó mágnesesség megmarad.
