Σχέση μεταξύ ηλεκτρισμού και μαγνητισμού

Ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός συνεπάγονται την έλξη και απώθηση μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων και των δυνάμεων που ασκούνται από αυτά τα φορτία. Η αλληλεπίδραση μεταξύ μαγνητισμού και ηλεκτρισμού ονομάζεται ηλεκτρομαγνητισμός. Η κίνηση ενός μαγνήτη μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Η ροή ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να παράγει μαγνητικό πεδίο.

Ο μαγνητισμός προκαλεί μια βελόνα πυξίδας να δείχνει προς τα βόρεια, εκτός εάν υπάρχει παρουσία διαφορετικού μαγνητικού πεδίου. Το 1820, ο Hans Christian Oersted παρατήρησε ότι μια βελόνα πυξίδας δεν έδειξε βόρεια όταν το κράτησε κοντά σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει μέσω ενός καλωδίου. Μετά από περαιτέρω πειραματισμό, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το ηλεκτρικό ρεύμα στο καλώδιο παρήγαγε μαγνητικό πεδίο.

Το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει μέσω ενός απλού βρόχου σύρματος δεν δημιουργεί πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Ένα πηνίο σύρματος που περιτυλίγεται πολλές φορές κάνει ένα ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο. Η τοποθέτηση μιας ράβδου σιδήρου μέσα στο πηνίο του σύρματος δημιουργεί έναν ηλεκτρομαγνήτη που είναι εκατοντάδες φορές ισχυρότερος από το πηνίο μόνο.

Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω ενός βρόχου ή ενός πηνίου σύρματος, τοποθετημένο μεταξύ των δύο πόλων ενός ηλεκτρομαγνήτη, ο ηλεκτρομαγνήτης ασκεί μια μαγνητική δύναμη στο σύρμα και το κάνει να περιστρέφεται. Η περιστροφή του καλωδίου ξεκινά τον κινητήρα. Καθώς το καλώδιο περιστρέφεται, το ηλεκτρικό ρεύμα αλλάζει κατευθύνσεις. Η συνεχής αλλαγή κατεύθυνσης του ρεύματος διατηρεί τον κινητήρα σε λειτουργία.

Μαζί, τα μαγνητικά πεδία και το ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργούν κύματα που ονομάζονται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Ένα μέρος ενός κύματος μεταφέρει ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο, ενώ ένα μαγνητικό πεδίο βρίσκεται σε ένα άλλο μέρος του κύματος. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα εξασθενεί δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Καθώς το μαγνητικό πεδίο εξασθενεί δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο. Το ορατό φως, τα ραδιοκύματα και οι ακτίνες Χ είναι παραδείγματα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.