Magnetismi ja sähkö ovat kaksi jokapäiväisen maailman salaperäisempää ilmiötä. Sähkö on submikroskooppisten varautuneiden hiukkasten liike materiaalin läpi. Tämä talon johtimien läpi liikkuva varausten eli "virran" virtaus tarjoaa nykyaikaisten työkalujen ja laitteiden tarvitseman sähköenergian. Magnetismi on näkymätön voima, joka antaa magneettien liikkua muita magneetteja ja tiettyjä metalleja etäisyydellä. Vaikka näennäisesti hyvin erilaiset asiat, magnetismi ja sähkö ovat itse asiassa hyvin läheisessä yhteydessä toisiinsa.
Sähkö luo magneettisuutta
Vuonna 1820 tanskalainen fyysikko Hans Christian Orsted huomasi jotain epätavallista suorittaessaan sähkökokeita. Hän huomasi, että kun sähkövirta virtasi langassa, lähellä olevan kompassin neula liikkuu. Ainoa asia, joka pystyi tekemään, oli magneettikenttä. Orsted oli havainnut, että sähkövirta tuottaa magneettikentän.
Magnetismi luo sähköä
Michael Faraday uskoi Orstedin löydöstä kuultuaan, että jos sähkövirrat voisivat luoda magneettikenttiä, magneettikenttien pitäisi pystyä tuottamaan sähkövirtoja. Vuonna 1831 Faraday suoritti sarjan kokeiluja, jotka oli suunniteltu hänen ideansa testaamiseksi, että langan lähellä liikkuva magneetti saattoi aiheuttaa sähkövirran virtaamisen tässä langassa.
Sähkömagneettisen induktion periaate
Magneetin ei tarvinnut edes liikkua energian tuottamiseksi. Tärkeä tekijä oli, että langan ympärillä olevan magneettikentän tulisi muuttua. Tämä muutos voi johtua liikkuvasta magneetista, tai pitämällä magneettia paikallaan ja liikuttamalla kelaa, tai lisäämällä ja vähentämällä sähkömagneetin tehoa. Tämä periaate, jonka mukaan muuttuva magneettikenttä indusoi sähkövirran johtimessa, tuli tunnetuksi sähkömagneettisen induktion laina.
Luonnollinen sähkö tekee luonnollisista magneeteista
Orstedin löytö osoittaa, miksi magneeteissa on magneettikenttiä, jotka voivat siirtää muita esineitä. Kaikki aine koostuu atomista. Varautuneet elektronit kiertävät tiheän atomituuman. Kaikki virta on liikkuva sähkövaraus. Tämä tarkoittaa sitä, että jokaista atomia luonnossa ympäröi pieni sähkövirta, mikä tarkoittaa, että kaikilla atomilla on pieni magneettikenttä, sillä kuten Orsted osoitti, sähkövirrat tuottavat magneettikenttiä. Useimmissa materiaaleissa nämä pienet atomimagneetit osoittavat joka suuntaan ja poistavat toistensa vaikutukset. Siksi useimmat materiaalit eivät ole magneettisia. Mutta joissakin materiaaleissa nämä pienet magneetit ovat rivissä ja luovat voimakkaan magneettikentän. Nämä materiaalit ovat magneetteja ja ovat melkein aina jonkinlaisia metalleja.
Yhteys
Kuten Orsted ja Faraday osoittivat, magnetismi ja sähkö ovat hyvin läheisessä yhteydessä toisiinsa. Kukin näyttää pystyvän luomaan toisen. Jopa luonnonmagneetit ovat magneettisia, koska kaikki pienet sähkövirrat kulkevat niiden läpi oikealla tavalla. Ei olisi väärin sanoa, että magneetti ja sähkö ovat saman ilmiön kaksi eri näkökulmaa.