Magnetismi on luonnollinen voima, joka antaa magneettien olla vuorovaikutuksessa muiden magneettien ja tiettyjen metallien kanssa etäisyydellä. Jokaisella magneetilla on kaksi napaa, nimeltään "pohjoinen" ja "etelänapa". Kuten magneettiset navat työntävät toisiaan pois ja erilaiset navat vetävät toisiaan lähemmäksi. Kaikki magneetit houkuttelevat niihin tiettyjä metalleja. On kaksi erilaisia magneetteja. On luonnossa esiintyviä magneetteja ja magneetit valmistettu sähköosat, joita kutsutaan "sähkömagneeteiksi".
Yhteys sähkön ja magneettisuuden välillä
Sähkö ja magneettisuus, vaikka näennäisesti kaksi erillistä voimaa, ovat tosiasiassa läheisesti yhteydessä toisiinsa. Fyysikko Michael Faradayn 1800-luvulla löytämä sähkömagneettisen induktion laki osoittaa, että liikkuvat sähkövarat luovat magneettikenttiä. Tämä on perusta luonnossa esiintyville magneeteille ja ihmisen tekemille sähkömagneeteille Kristen Coynen mukaan kansallisen suurmagneettikentän laboratoriosta.
Luonnolliset magneetit
Luonnossa esiintyvillä magneeteilla magneettikentän muodostavien liikkuvien sähkövarausten virta syntyy magneetin aineen sisällä. Atomit, pienet hiukkaset, jotka muodostavat kaikki fyysiset esineet, koostuvat varautuneista elektroneista, jotka kiertävät ydinhiukkasia. Koska elektronit liikkuvat jatkuvasti ytimen ympäri, ne luovat jatkuvasti magneettikenttiä.
Miksi luonnonmagneeteilla on magneettikenttiä
Useimmissa materiaaleissa näiden pienten atomimagneettien pohjois- ja etelänavat osoittavat joka suuntaan. Tämä saa kummankin vaikutukset kumoamaan toisensa, ja materiaali jää magneettiseksi. Joissakin materiaaleissa, lähinnä metalleissa, nämä pienet magneetit asettuvat riviin ja tekevät koko esineestä magneettisen.
Sähkömagneetin osat
Sähkömagneetti on laite, joka koostuu kolmesta yksinkertaisesta osasta. Lankakäämi on kääritty metallin, yleensä raudan, sydämen ympärille. Akku tai muu virtalähde on kytketty lankakelaan. Lanka on yleensä hyvin ohut ja eristetty emalilla koon pitämiseksi edelleen alhaalla.
Kuinka sähkömagneetit toimivat
Kun kelaan syötetään jännitettä, sen läpi alkaa virrata sähkövirta. Tämä aiheuttaa magneettikentän muodostumisen langan ympärille. Kelan muoto pakottaa virran magneettikentän erityiseen kokoonpanoon. Käämin jokaisen silmukan kaikki kentät ovat linjassa siten, että vaikutus on luonnollisen tankomagneetin. Kelan toinen pää on pohjoisnapa ja toinen pää etelänapa. Rautasydän vahvistaa langan kenttää, mikä tekee sähkömagneetista vahvemman.
Verrattuna
Luonnonmagneetti ja sähkömagneetti ovat monin tavoin samat. Molemmat ovat esineitä, jotka tuottavat suuria magneettikenttiä sähkövirroista. Molemmilla on pohjois- ja etelänapa. Sähkömagneetti voi kuitenkin muuttaa voimaa (muuttamalla sen virtaa) ja luonnollinen magneetti ei. Sähkömagneetti voi vaihtaa napansa (kääntämällä jännitettä), kun taas luonnollinen magneetti ei. Luonnollisen magneetin kenttä syntyy monista mikroskooppivirroista. Sähkömagneetin kenttä syntyy yhdellä suurella virralla.