Kā magnēti un elektrība ir saistīti?

Magnētisms un elektrība ir divas no ikdienas pasaules noslēpumainākajām parādībām. Elektrība ir submikroskopisku lādētu daļiņu pārvietošanās caur materiālu. Šī lādiņu jeb “strāvas” plūsma, kas pārvietojas pa mājas vadiem, nodrošina mūsdienu instrumentiem un ierīcēm nepieciešamo elektrisko enerģiju. Magnētisms ir neredzams spēks, kas ļauj magnētiem attālināti pārvietot citus magnētus un noteiktus metālus. Lai arī šķietami ļoti atšķirīgas lietas, magnētisms un elektrība patiesībā ir ļoti cieši saistīti.

1820. gadā dāņu fiziķis Hanss Kristians Orsteds, veicot eksperimentus ar elektrību, pamanīja kaut ko neparastu. Viņš atklāja, ka tad, kad vadā plūst elektriskā strāva, tuvumā novietotā kompasa adata pārvietosies. Vienīgais, kas to varēja izdarīt, bija magnētiskais lauks. Orsteds bija atklājis, ka elektriskā strāva rada magnētisko lauku.

Maikls Faradejs, dzirdot par Orsteda atklājumu, uzskatīja, ka, ja elektriskās strāvas var radīt magnētiskos laukus, tad magnētiskajiem laukiem jāspēj radīt elektriskās strāvas. 1831. gadā, veicot virkni eksperimentu, kuru mērķis bija pārbaudīt viņa ideju, Faradejs atklāja, ka magnēts, kas pārvietojas netālu no stieples, var izraisīt elektriskās strāvas plūsmu šajā vadā.

Pat magnētam nebija nepieciešams pārvietoties, lai radītu enerģiju. Svarīgs faktors bija tas, ka magnētiskajam laukam ap vadu vajadzētu mainīties. Šīs izmaiņas var izraisīt kustīgs magnēts vai turot magnētu nekustīgi un pārvietojot spoli, vai palielinot un samazinot jaudu elektromagnētā. Šis princips, ka mainīgais magnētiskais lauks izraisīs elektrisko strāvu vadītājā, tika saukts par elektromagnētiskās indukcijas likumu.

Orsteda atklājums parāda, kāpēc magnētiem ir magnētiskie lauki, kas var pārvietot citus objektus. Visas matērijas sastāv no atomiem. Uzlādētie elektroni riņķo ap blīvu atomu kodolu. Viss, kas ir strāva, ir kustīgs elektriskais lādiņš. Tas nozīmē, ka katru dabas atomu ieskauj niecīga elektriskā strāva, kas nozīmē, ka visiem atomiem ir niecīgs magnētiskais lauks, jo, kā parādīja Orsteds, elektriskās strāvas rada magnētiskos laukus. Lielākajā daļā materiālu šie sīkie atomu magnēti ir vērsti katrā virzienā un novērš viens otra ietekmi. Tāpēc lielākā daļa materiālu nav magnētiski. Bet dažos materiālos šie sīkie magnēti atrodas vienā rindā, radot spēcīgu magnētisko lauku. Šie materiāli ir magnēti un gandrīz vienmēr ir kaut kāda veida metāli.

Kā parādīja Orsteds un Faradejs, magnētisms un elektrība ir ļoti cieši saistīti. Šķiet, ka katrs spēj radīt otru. Pat dabīgie magnēti ir magnētiski, jo visas niecīgās elektriskās strāvas iet caur viņiem pareizajā veidā. Nebūtu nepareizi teikt, ka magnētisms un elektrība ir vienas un tās pašas parādības divi dažādi aspekti.