Γιατί είναι ένας ηλεκτρομαγνήτης ένας προσωρινός μαγνήτης;

Ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι μια χειροποίητη συσκευή που λειτουργεί σχεδόν ακριβώς όπως ένας φυσικός μαγνήτης. Έχει βόρειους και νότιους πόλους που προσελκύουν και απωθούν τους βόρειους και νότιους πόλους σε φυσικούς μαγνήτες. Μπορεί να προσελκύσει ορισμένα είδη μετάλλων σε αυτό. Οι κύριες διαφορές μεταξύ ενός ηλεκτρομαγνήτη και ενός φυσικού μαγνήτη είναι τα υλικά από τα οποία κατασκευάζεται το καθένα και το γεγονός ότι όταν Η ισχύς ενός ηλεκτρομαγνήτη απενεργοποιείται χάνει τις μαγνητικές του ικανότητες, σύμφωνα με το Εθνικό Υψηλό Μαγνητικό Πεδίο Εργαστήριο.

Όπως ανακάλυψε ο Δανός φυσικός Hans Christian Oersted στις αρχές του 19ου αιώνα, τα μαγνητικά πεδία προκαλούνται από ηλεκτρικά ρεύματα. Ενώ εργαζόταν στο εργαστήριό του, ανακάλυψε ότι όλα τα καλώδια με ρεύμα που ρέει μέσω αυτών ήταν σε θέση να επηρεάσουν τις βελόνες πυξίδας σαν να ήταν μαγνήτες. Αυτό ονομάστηκε ηλεκτρομαγνητικό αποτέλεσμα, δηλώνει η μαγνητική σπάνια γη MAGCRAFT.

Τα άτομα που αποτελούν φυσικούς μαγνήτες (όπως όλα τα άτομα) είναι κατασκευασμένα από μικροσκοπικά αρνητικά ηλεκτρικά φορτία που ονομάζονται ηλεκτρόνια, που περιβάλλουν μικροσκοπικά θετικά ηλεκτρικά φορτία που ονομάζονται πρωτόνια. Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται και κινούνται γύρω από τα άτομα τους, και αυτό τα καθιστά μικρά ρεύματα. Τα ηλεκτρόνια όλων των ατόμων δημιουργούν επομένως μικροσκοπικά μαγνητικά πεδία.

Σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου, στις περισσότερες ουσίες αυτά τα μαγνητικά πεδία δείχνουν σε κάθε κατεύθυνση, έτσι ώστε όλα αυτά τα μικροσκοπικά μαγνητικά πεδία συνήθως να μην προσθέτουν τίποτα, επειδή λειτουργούν το ένα με το άλλο πάρα πολύ. Σε ορισμένα υλικά τα πεδία μπορούν να ευθυγραμμιστούν και να δράσουν μεταξύ τους, γεγονός που δίνει στο αντικείμενο ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Τέτοια αντικείμενα ονομάζονται μαγνήτες. Οι μόνιμοι μαγνήτες κατασκευάζονται πάντα από ουσίες όπως μαγνητίτης, σίδηρος, νικέλιο ή νεοδύμιο.

Ένας ηλεκτρομαγνήτης αποτελείται από ένα πηνίο σύρματος, μια μπαταρία και ένα κομμάτι σιδήρου. Ο χαλκός, ένα μη μαγνητικό υλικό, τυλίγεται γύρω από το σίδερο, το οποίο ονομάζεται «πυρήνας». Ενώ ο σίδηρος μπορεί να γίνει μόνιμος μαγνήτης, ο σίδηρος πυρήνας ενός ηλεκτρομαγνήτη δεν είναι μαγνήτης. Όλα τα υλικά από τα οποία κατασκευάζεται ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι μη μαγνητικά.

Όταν η μπαταρία είναι συνδεδεμένη στο πηνίο, το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσα από αυτό. Όπως ανακάλυψε ο Oersted, αυτό κάνει το σύρμα που κατασκευάζεται από το πηνίο να παράγει μαγνητικό πεδίο. Επειδή το σύρμα τυλίγεται σφιχτά, αυτά τα μαγνητικά πεδία συσσωρεύονται. Επειδή ο σίδηρος έχει υψηλή μαγνητική διαπερατότητα, ενισχύει το πεδίο που δημιουργείται από το σύρμα. Ωστόσο, μόλις σταματήσει η ισχύς από την μπαταρία, το ρεύμα σταματά και αυτό σημαίνει ότι το μαγνητικό πεδίο εξαφανίζεται. Αυτός είναι ο λόγος που οι ηλεκτρομαγνήτες είναι προσωρινοί μαγνήτες, εξηγεί το Εθνικό Εργαστήριο Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου.