Jak souvisí magnety a elektřina?

Magnetismus a elektřina jsou dva ze záhadnějších jevů každodenního světa. Elektřina je pohyb submikroskopických nabitých částic materiálem. Tento tok nábojů neboli „proudu“, který se pohybuje dráty domu, poskytuje elektrickou energii potřebnou pro moderní nástroje a zařízení. Magnetismus je neviditelná síla, která umožňuje magnetům pohybovat jinými magnety a určitými kovy na dálku. Ačkoli se zdánlivě velmi liší věci, magnetismus a elektřina jsou ve skutečnosti velmi úzce spjaty.

V roce 1820 si dánský fyzik Hans Christian Orsted všiml něčeho neobvyklého při provádění experimentů s elektřinou. Zjistil, že když v drátu teče elektrický proud, bude se poblíž pohybovat jehla kompasu umístěná poblíž. Jediné, co to mohlo udělat, bylo magnetické pole. Orsted objevil, že elektrický proud generuje magnetické pole.

Michael Faraday, když slyšel o Orstedově objevu, věřil, že pokud by elektrické proudy mohly vytvářet magnetická pole, pak by magnetická pole měla být schopna generovat elektrické proudy. V roce 1831 Faraday při provádění řady experimentů určených k otestování jeho nápadu zjistil, že magnet pohybující se v blízkosti drátu může způsobit tok elektrického proudu v tomto drátu.

K výrobě energie nebylo nutné ani to, aby se magnet pohyboval. Důležitým faktorem bylo, že magnetické pole kolem drátu by se mělo měnit. Tato změna může být způsobena pohybujícím se magnetem nebo držením magnetu v klidu a pohybem cívky nebo zvýšením a snížením výkonu v elektromagnetu. Tento princip, že měnící se magnetické pole bude indukovat elektrický proud ve vodiči, se stal známým jako zákon elektromagnetické indukce.

Orstedův objev ukazuje, proč mají magnety magnetické pole, které může pohybovat jinými objekty. Celá hmota je tvořena atomy. Nabité elektrony obíhají husté atomové jádro. Jediným proudem je pohybující se elektrický náboj. To znamená, že každý atom v přírodě je obklopen malým elektrickým proudem, což znamená, že všechny atomy mají malé magnetické pole, protože jak ukázal Orsted, elektrické proudy generují magnetická pole. Ve většině materiálů tyto malé atomové magnety míří do všech směrů a ruší navzájem efekty. Proto většina materiálů není magnetická. Ale v některých materiálech se tyto malé magnety srovnávají a vytvářejí silné magnetické pole. Tyto materiály jsou magnety a téměř vždy jsou nějakým druhem kovu.

Jak ukázali Orsted a Faraday, magnetismus a elektřina spolu úzce souvisí. Zdá se, že každý dokáže vytvořit ten druhý. Dokonce i přírodní magnety jsou magnetické kvůli všem malým elektrickým proudům, které jimi procházejí správným způsobem. Nebylo by špatné říci, že magnetismus a elektřina jsou dva různé aspekty stejného jevu.