Електромагнит срещу постоянен магнит
Електромагнитите и постоянните магнити са две важни теми в електромагнитната теория. Тази статия ще обясни основите на магнетизма, електромагнита и постоянния магнит и ще опише между двете магнити.
Какво е електромагнит?
За да разберем електромагнитите, първо трябва да разберем теориите зад магнетизма. Магнетизмът възниква поради електрически токове. Правоводът с прав ток упражнява сила, нормална на тока, върху друг токопроводящ проводник, поставен успоредно на първия проводник. Тъй като тази сила е перпендикулярна на потока от заряди, това не може да бъде електрическа сила. По-късно това беше определено като магнетизъм.
Магнитната сила може да бъде или привлекателна, или отблъскваща, но винаги взаимна. Магнитното поле упражнява сила върху всеки движещ се заряд, но неподвижните заряди не се влияят. Магнитно поле на движещ се заряд винаги е перпендикулярно на скоростта. Силата върху движещ се заряд от магнитно поле е пропорционална на скоростта на заряда и посоката на магнитното поле.
Магнитът има два полюса. Те се определят като Северен полюс и Южен полюс. Линиите на магнитното поле започват в Северния полюс и завършват в Южния полюс. Тези полеви линии обаче са хипотетични. Трябва да се отбележи, че магнитните полюси не съществуват като монопол. Полюсите не могат да бъдат изолирани. Това е известно като закона на Гаус за магнетизма. Електромагнитът е компонент, съставен от контури, носещи ток. Тези контури могат да бъдат с всякаква форма, но обикновените електромагнити имат формата на соленоиди или пръстени.
Какво е постоянен магнит?
Тъй като електрическият ток е единственият начин за създаване на магнит, постоянните магнити трябва да се състоят от токове. Всеки атом има електрони, които обикалят около ядрото на атома и тези електрони имат свойство, наречено електронен спин. Тези две свойства са отговорни за магнетизма в материалите. Материалите могат да бъдат групирани в няколко категории според техните магнитни свойства. Парамагнитните материали, диамагнитните материали и феромагнитните материали са само няколко. Има и някои по-рядко срещани видове като антиферомагнитни материали и феримагнитни материали. Диамагнетизмът се проявява в атоми само със сдвоени електрони. Общото въртене на тези атоми е нула. Магнитните свойства възникват само поради орбиталното движение на електроните. Когато диамагнитният материал се постави във външно магнитно поле,той ще създаде слабо магнитно поле, противоположно на външното поле. Парамагнитните материали имат атоми с несдвоени електрони. Електронните завъртания на тези несдвоени електрони действат като малки магнити, които са по-силни от магнитите, създадени от електронното орбитално движение. Когато се поставят във външно магнитно поле, тези малки магнити се подравняват с полето, за да създадат магнитно поле, което е успоредно на външното поле. Феромагнитните материали също са парамагнитни материали със зони на магнитни диполи в една посока, дори преди да се приложи външното магнитно поле. Когато се приложи външното поле, тези магнитни зони ще се подредят успоредно на полето, така че да направят полето по-силно. Феромагнетизмът остава в материала дори след отстраняване на външното поле,но парамагнетизмът и диамагнетизмът изчезват веднага щом външното поле бъде премахнато. Постоянните магнити са изградени от такива феромагнитни материали.
Каква е разликата между електромагнитите и постоянните магнити?
• Постоянните магнити също са електромагнити с непрекъснат поток, който прави всеки атом магнит.
• Електромагнетизмът изчезва след спиране на външния ток, но постоянният магнетизъм остава.
