Ο μαγνητισμός και η ηλεκτρική ενέργεια είναι δύο από τα πιο μυστηριώδη φαινόμενα του καθημερινού κόσμου. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι η κίνηση των μικροσκοπικών φορτισμένων σωματιδίων μέσω ενός υλικού. Αυτή η ροή φορτίων, ή «ρεύμα», που κινείται μέσω των καλωδίων ενός σπιτιού παρέχει την ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται από τα σύγχρονα εργαλεία και συσκευές. Ο μαγνητισμός είναι μια αόρατη δύναμη που επιτρέπει στους μαγνήτες να μετακινούν άλλους μαγνήτες και ορισμένα μέταλλα από απόσταση. Αν και φαινομενικά πολύ διαφορετικά πράγματα, ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός είναι στην πραγματικότητα πολύ στενά συνδεδεμένοι.
Η ηλεκτρική ενέργεια δημιουργεί μαγνητισμό
Το 1820, ο Δανός φυσικός Hans Christian Orsted παρατήρησε κάτι ασυνήθιστο κατά τη διεξαγωγή πειραμάτων με ηλεκτρικό ρεύμα. Διαπίστωσε ότι όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει σε ένα καλώδιο, η βελόνα μιας πυξίδας που τοποθετείται κοντά θα κινείται. Το μόνο πράγμα που μπορούσε να κάνει ήταν ένα μαγνητικό πεδίο. Ο Orsted είχε ανακαλύψει ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα παράγει ένα μαγνητικό πεδίο.
Ο μαγνητισμός δημιουργεί ηλεκτρική ενέργεια
Ο Μάικλ Φαραντάι, όταν άκουσε την ανακάλυψη του Ορτστ, πίστευε ότι εάν τα ηλεκτρικά ρεύματα θα μπορούσαν να δημιουργήσουν μαγνητικά πεδία, τότε τα μαγνητικά πεδία θα πρέπει να μπορούν να παράγουν ηλεκτρικά ρεύματα. Το 1831, ενώ διεξήγαγε μια σειρά πειραμάτων που είχαν σχεδιαστεί για να δοκιμάσουν την ιδέα του, ο Faraday ανακάλυψε ότι ένας μαγνήτης που κινείται κοντά σε ένα καλώδιο θα μπορούσε να προκαλέσει τη ροή ενός ηλεκτρικού ρεύματος σε αυτό το καλώδιο.
Η αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής
Δεν ήταν καν απαραίτητο να κινηθεί ο μαγνήτης για να παράγει ισχύ. Ο σημαντικός παράγοντας ήταν ότι το μαγνητικό πεδίο γύρω από το σύρμα πρέπει να αλλάζει. Αυτή η αλλαγή μπορεί να προκληθεί από έναν κινούμενο μαγνήτη, ή κρατώντας τον μαγνήτη ακίνητο και μετακινώντας το πηνίο, ή αυξάνοντας και μειώνοντας την ισχύ σε έναν ηλεκτρομαγνήτη. Αυτή η αρχή, ότι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο θα προκαλέσει ηλεκτρικό ρεύμα σε έναν αγωγό, έγινε γνωστή ως ο νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.
Η φυσική ηλεκτρική ενέργεια δημιουργεί φυσικούς μαγνήτες
Η ανακάλυψη του Orsted δείχνει γιατί οι μαγνήτες έχουν μαγνητικά πεδία που μπορούν να μετακινήσουν άλλα αντικείμενα. Όλη η ύλη αποτελείται από άτομα. Φορτισμένα ηλεκτρόνια περιστρέφονται σε πυκνό ατομικό πυρήνα. Το μόνο που είναι ένα ρεύμα είναι ένα κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο. Αυτό σημαίνει ότι κάθε άτομο στη φύση περιβάλλεται από ένα μικρό ηλεκτρικό ρεύμα, που σημαίνει ότι όλα τα άτομα έχουν ένα μικρό μαγνητικό πεδίο, καθώς όπως έδειξε ο Orsted, τα ηλεκτρικά ρεύματα δημιουργούν μαγνητικά πεδία. Στα περισσότερα υλικά, αυτοί οι μικροσκοπικοί ατομικοί μαγνήτες δείχνουν προς κάθε κατεύθυνση και ακυρώνουν τα αποτελέσματα του άλλου. Γι 'αυτό τα περισσότερα υλικά δεν είναι μαγνητικά. Αλλά σε ορισμένα υλικά αυτοί οι μικροσκοπικοί μαγνήτες ευθυγραμμίζονται, δημιουργώντας ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Αυτά τα υλικά είναι μαγνήτες και είναι σχεδόν πάντα μεταλλικά κάποιου είδους.
Η σύνδεση
Όπως έδειξαν οι Orsted και Faraday, ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός αλληλοσυνδέονται πολύ στενά. Ο καθένας φαίνεται να μπορεί να δημιουργήσει το άλλο. Ακόμα και οι φυσικοί μαγνήτες είναι μαγνητικοί λόγω όλων των μικροσκοπικών ηλεκτρικών ρευμάτων που διατρέχουν αυτά με τον σωστό τρόπο. Δεν θα ήταν λάθος να πούμε ότι ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός είναι δύο διαφορετικές πτυχές του ίδιου φαινομένου.