Hvordan er magneter og elektricitet relateret?

Magnetisme og elektricitet er to af de mere mystiske fænomener i hverdagens verden. Elektricitet er bevægelse af submikroskopiske ladede partikler gennem et materiale. Denne strøm af ladninger eller "strøm", der bevæger sig gennem ledningerne i et hus, tilvejebringer den elektriske energi, som moderne værktøj og apparater har brug for. Magnetisme er en usynlig kraft, der gør det muligt for magneter at bevæge andre magneter og visse metaller på afstand. Selvom tilsyneladende meget forskellige ting, er magnetisme og elektricitet faktisk meget tæt forbundet.

I 1820 bemærkede den danske fysiker Hans Christian Orsted noget usædvanligt under udførelsen af ​​eksperimenter med elektricitet. Han fandt ud af, at når en elektrisk strøm strømmer i en ledning, vil nålen på et kompas, der er placeret i nærheden, bevæge sig. Det eneste der kunne gøre det var et magnetfelt. Orsted havde opdaget, at en elektrisk strøm genererer et magnetfelt.

Efter at have hørt om Orsteds opdagelse mente Michael Faraday, at hvis elektriske strømme kunne skabe magnetfelter, skulle magnetfelter kunne generere elektriske strømme. I 1831, mens han udførte en række eksperimenter designet til at teste hans idé, opdagede Faraday, at en magnet, der bevæger sig nær en ledning, kunne få en elektrisk strøm til at strømme i den ledning.

Det var ikke engang nødvendigt for magneten at bevæge sig for at generere strøm. Den vigtige faktor var, at magnetfeltet omkring ledningen skulle ændre sig. Denne ændring kan være forårsaget af en magnet i bevægelse eller ved at holde magneten stille og bevæge spolen eller ved at øge og mindske effekten i en elektromagnet. Dette princip, at et skiftende magnetfelt vil fremkalde en elektrisk strøm i en leder, blev kendt som loven om elektromagnetisk induktion.

Orsteds opdagelse viser, hvorfor magneter har magnetfelter, der kan flytte andre objekter. Al materie består af atomer. Opladede elektroner kredser om en tæt atomkerne. Alt, hvad en strøm er, er en elektrisk ladning i bevægelse. Det betyder, at hvert atom i naturen er omgivet af en lille elektrisk strøm, hvilket betyder, at alle atomer har et lille magnetfelt, for som Orsted viste, genererer elektriske strømme magnetfelter. I de fleste materialer peger disse små atommagneter i alle retninger og annullerer hinandens effekter. Dette er grunden til, at de fleste materialer ikke er magnetiske. Men i nogle materialer er disse små magneter på linje og skaber et kraftigt magnetfelt. Disse materialer er magneter og er næsten altid metal af en eller anden art.

Som Orsted og Faraday viste, er magnetisme og elektricitet meget tæt forbundne. Hver ser ud til at være i stand til at skabe den anden. Selv naturlige magneter er magnetiske på grund af alle de små elektriske strømme, der løber igennem dem på den helt rigtige måde. Det ville ikke være forkert at sige, at magnetisme og elektricitet er to forskellige aspekter af det samme fænomen.