In che modo un elettromagnete è diverso da un normale magnete a barra?

Il magnetismo è una forza naturale che consente ai magneti di interagire con altri magneti e determinati metalli a distanza. Ogni magnete ha due poli, chiamati poli "nord" e "sud". Come i poli magnetici si allontanano a vicenda e i poli diversi si avvicinano l'un l'altro. Tutti i magneti attirano verso di loro determinati metalli. Ci sono due tipi di magneti. Ci sono magneti naturali e magneti fatti di parti elettriche, chiamate “elettromagneti”.

Elettricità e magnetismo, sebbene apparentemente due forze separate, sono in realtà strettamente interconnesse. Scoperta dal fisico Michael Faraday nel 19° secolo, la legge dell'induzione elettromagnetica mostra che le cariche elettriche in movimento creano campi magnetici. Questa è la base per l'esistenza di magneti naturali ed elettromagneti artificiali, secondo Kristen Coyne del National High Magnetic Field Laboratory.

Con i magneti naturali, la corrente di cariche elettriche in movimento che crea il campo magnetico viene generata all'interno della sostanza del magnete. Gli atomi, le minuscole particelle che costituiscono tutti gli oggetti fisici, sono costituiti da elettroni carichi che orbitano attorno a particelle nucleari. Poiché gli elettroni si muovono costantemente attorno al nucleo, creano costantemente campi magnetici.

Nella maggior parte dei materiali i poli nord e sud di questi minuscoli magneti atomici puntano in ogni direzione. Questo fa sì che gli effetti di ciascuno si annullino a vicenda e il materiale rimane non magnetico. In alcuni materiali, principalmente metalli, questi minuscoli magneti si allineano e rendono magnetico l'intero oggetto.

Un elettromagnete è un dispositivo composto da tre semplici parti. Una bobina di filo è avvolta attorno a un nucleo di metallo, solitamente di ferro. Una batteria o un'altra fonte di alimentazione è collegata alla bobina di filo. Il filo è generalmente molto sottile e isolato da smalto, per contenere ulteriormente le dimensioni.

Quando viene applicata tensione alla bobina, una corrente elettrica inizia a fluire attraverso di essa. Ciò provoca la formazione di un campo magnetico attorno al filo. La forma della bobina forza il campo magnetico della corrente in una configurazione speciale. Tutti i campi di ogni anello della bobina si allineano in modo che l'effetto sia quello di un magnete a barra naturale. Un'estremità della bobina è un polo nord e l'altra estremità è un polo sud. Il nucleo di ferro rinforza il campo del filo, rendendo più forte l'elettromagnete.

Per molti versi un magnete naturale e un elettromagnete sono la stessa cosa. Entrambi sono oggetti che generano grandi campi magnetici da correnti elettriche. Entrambi hanno un polo nord e un polo sud. Tuttavia, un elettromagnete può variare la sua forza (variando la sua corrente) e un magnete naturale no. Un elettromagnete può invertire i suoi poli (invertendo la sua tensione) mentre un magnete naturale non può. Il campo di un magnete naturale è generato da molte correnti microscopiche. Il campo di un elettromagnete è generato da una singola corrente su larga scala.