במה שונה אלקטרומגנט ממגנט בר רגיל?

מגנטיות היא כוח טבעי המאפשר למגנטים אינטראקציה עם מגנטים אחרים, ומתכות מסוימות, במרחק. לכל מגנט שני קטבים, הנקראים הקטבים "צפון" ו"דרום ". כמו שקטבים מגנטיים דוחפים זה את זה וקטבים שונים מקרבים זה את זה. כל המגנטים מושכים אליהם מתכות מסוימות. יש שני מיני מגנטים. ישנם מגנטים טבעיים מגנטים עשויים חלקים חשמליים, המכונים "אלקטרומגנטים".

חשמל ומגנטיות, אם כי לכאורה שני כוחות נפרדים, קשורים למעשה זה לזה. התגלה על ידי הפיזיקאי מיכאל פאראדיי במאה ה -19, חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית מראה כי מטענים חשמליים נעים יוצרים שדות מגנטיים. זה הבסיס לקיומם של מגנטים טבעיים ואלקטרומגנטים מעשה ידי אדם, לדברי קריסטן קוין מהמעבדה הלאומית לשדה מגנטי גבוה.

עם מגנטים המופיעים באופן טבעי, זרם המטענים החשמליים הנעים שיוצר את השדה המגנטי נוצר בתוך חומר המגנט. האטומים, החלקיקים הזעירים המרכיבים את כל האובייקטים הפיזיקליים, מורכבים מאלקטרונים טעונים המקיפים חלקיקים גרעיניים. מכיוון שהאלקטרונים נעים ללא הרף סביב הגרעין, הם יוצרים כל הזמן שדות מגנטיים.

ברוב החומרים הקוטב הצפוני והדרומי של מגנטים אטומיים זעירים אלה מכוונים לכל כיוון. זה גורם לאפקטים של כל אחד לבטל זה את זה, והחומר נותר לא מגנטי. בחלק מהחומרים, בעיקר מתכות, מגנטים זעירים אלה מסתדרים והופכים את האובייקט כולו למגנטי.

אלקטרומגנט הוא מכשיר המורכב משלושה חלקים פשוטים. סליל חוט מתפתל סביב ליבת מתכת, בדרך כלל ברזל. סוללה או מקור כוח אחר מחובר לסליל החוט. החוט בדרך כלל דק מאוד ומבודד על ידי אמייל, כדי לשמור עוד יותר על הגודל.

כאשר מפעילים מתח על הסליל אז מתחיל לזרום דרכו זרם חשמלי. זה גורם לשדה מגנטי להיווצר סביב החוט. צורת הסליל מכריחה את השדה המגנטי של הזרם לתצורה מיוחדת. כל השדות של כל לולאה של הסליל מסתדרים כך שההשפעה היא של מגנט בר טבעי. קצה אחד של הסליל הוא קוטב צפוני והקצה השני הוא קוטב דרום. ליבת הברזל מחזקת את שדה החוט, מה שהופך את האלקטרומגנט לחזק יותר.

במובנים רבים מגנט טבעי ואלקטרומגנט זהים. שניהם עצמים היוצרים שדות מגנטיים גדולים מזרמים חשמליים. לשניהם קוטב צפון ודרומי. עם זאת, אלקטרומגנט יכול לשנות את חוזקו (על ידי שינוי הזרם שלו) ומגנט טבעי אינו יכול. אלקטרומגנט יכול להחליף את הקטבים שלו (על ידי היפוך המתח שלו) ואילו מגנט טבעי לא יכול. שדה המגנט הטבעי נוצר על ידי זרמים מיקרוסקופיים רבים. שדה האלקטרומגנט נוצר על ידי זרם יחיד בקנה מידה גדול.