Magnetisme is een natuurlijke kracht waardoor magneten op afstand kunnen interageren met andere magneten en bepaalde metalen. Elke magneet heeft twee polen, de "noord" en "zuid" polen. Zoals magnetische polen elkaar wegduwen en verschillende polen elkaar dichterbij trekken. Alle magneten trekken bepaalde metalen aan. Er zijn er twee soorten magneten. Er zijn natuurlijk voorkomende magneten en magneten gemaakt van elektrische onderdelen, "elektromagneten" genoemd.
Verband tussen elektriciteit en magnetisme
Elektriciteit en magnetisme, hoewel schijnbaar twee afzonderlijke krachten, zijn in feite nauw met elkaar verbonden. De wet van elektromagnetische inductie, ontdekt door de natuurkundige Michael Faraday in de 19e eeuw, laat zien dat bewegende elektrische ladingen magnetische velden creëren. Dit is de basis voor het bestaan van natuurlijk voorkomende magneten en door de mens gemaakte elektromagneten, volgens Kristen Coyne van het National High Magnetic Field Laboratory.
Natuurlijke magneten
Met natuurlijk voorkomende magneten wordt de stroom van bewegende elektrische ladingen die het magnetische veld creëert, gegenereerd in de substantie van de magneet. Atomen, de kleine deeltjes waaruit alle fysieke objecten bestaan, zijn opgebouwd uit geladen elektronen die rond kerndeeltjes draaien. Omdat de elektronen constant rond de kern bewegen, creëren ze constant magnetische velden.
Waarom natuurlijke magneten magnetische velden hebben
In de meeste materialen wijzen de noord- en zuidpool van deze kleine atoommagneten alle kanten op. Hierdoor heffen de effecten van elk elkaar op en blijft het materiaal niet-magnetisch. In sommige materialen, meestal metalen, vormen deze kleine magneten een lijn en maken het hele object magnetisch.
Elektromagneet onderdelen
Een elektromagneet is een apparaat dat uit drie eenvoudige onderdelen bestaat. Een draadspiraal wordt om een kern van metaal gewikkeld, meestal ijzer. Een batterij of andere stroombron is verbonden met de draadspoel. De draad is over het algemeen erg dun en geïsoleerd door email, om de grootte verder te beperken.
Hoe elektromagneten werken
Wanneer er spanning op de spoel wordt gezet, begint er een elektrische stroom door te stromen. Hierdoor ontstaat er een magnetisch veld rond de draad. De spoelvorm dwingt het magnetische veld van de stroom in een speciale configuratie. Alle velden van elke lus van de spoel liggen op één lijn, zodat het effect dat van een natuurlijke staafmagneet is. Het ene uiteinde van de spoel is een noordpool en het andere uiteinde is een zuidpool. De ijzeren kern versterkt het veld van de draad, waardoor de elektromagneet sterker wordt.
In vergelijking
In veel opzichten zijn een natuurlijke magneet en een elektromagneet hetzelfde. Beide zijn objecten die grote magnetische velden opwekken uit elektrische stromen. Beide hebben een noord- en een zuidpool. Een elektromagneet kan echter zijn sterkte variëren (door de stroom te variëren) en een natuurlijke magneet niet. Een elektromagneet kan zijn polen verwisselen (door de spanning om te keren), terwijl een natuurlijke magneet dat niet kan. Het veld van een natuurlijke magneet wordt opgewekt door vele microscopisch kleine stromen. Het veld van een elektromagneet wordt opgewekt door een enkele grootschalige stroom.