Alle mulige måter å lage en permanent magnet på er oppført i Joseph Henrys studenthefte, som oppbevares ved Princeton University. Henry, den amerikanske fysikeren fra 1700-tallet, er kjent - sammen med Michael Faraday - som far til elektrisk teknologi, så det er ingen overraskelse at en av metodene han beskriver bruker elektrisitet. Det viser seg at hvis du har riktig type metallstang og nok elektrisk kraft, kan elektromagnetisk induksjon gjøre stangen til en sterk permanentmagnet. Hvor sterk? Definitivt sterkere enn en kjøleskapsmagnet.
Hva er magnetisme?
Magnetisme og elektrisitet er ikke bare relatert, de er to sider av samme mynt, og det var den fenomenet elektromagnetisk induktans, oppdaget uavhengig av Henry og Faraday, som førte til dette realisering. Elektroner har spinn, noe som gir hvert atom et lite magnetfelt. Det er mulig å få elektronene i visse metaller til å spinne i samme retning, og det gir metallet magnetiske egenskaper. Listen over metaller som gjør dette er ikke lang, men jern er en av dem, og fordi stål er laget av jern, kan det også magnetiseres.
Måter å lage en magnet på
Blant metodene Henry nevner for å gjøre en vanlig jern- eller stålstang til en magnet, er:
- Gni stangen med et metallstykke som allerede er magnetisert.
- Gni stangen med to magneter, og trekk nordpolen til den ene magneten fra midten av stangen til den ene enden mens du trekker sørpolen til den andre magneten i motsatt retning.
- Heng stangen vertikalt og slå den gjentatte ganger med en hammer. Magnetiseringseffekten er sterkere hvis du varmer stangen.
- Indusere et magnetfelt med en elektrisk strøm.
Sluttresultatet for hver metode er å få elektronene i stangen til å spinne i samme retning. Siden elektrisitet er laget av elektroner, er det en god antagelse at den siste metoden er den mest effektive.
Lag din egen magnet
Du trenger en stang laget av stål, jern eller annet materiale som kan magnetiseres. (Hint: Det er ikke mange andre valg.) En 10d eller større stålspiker er perfekt. Hvis du ikke er sikker på at det er stål, bruk en liten magnet for å teste det. Du trenger også en fot eller to av isolert kobbertråd og en strømkilde, for eksempel et D-cellebatteri eller en lavspenningstransformator som du kan koble til et stikkontakt. Hvis du velger en transformator, må du sørge for at den har terminaler som du kan koble ledninger til.
For å magnetisere neglen, vikle ledningen rundt den og danne så mange spoler du kan. Det er greit å overlappe ledningen på toppen av spoler du allerede har viklet. Styrken til det induktive feltet - og magneten din - øker når du øker antall spoler, så vær raus. La endene på ledningene være ledige, og fjern en tomme isolasjon slik at du kan koble dem til strømkilden.
Koble ledningene til strømkilden og slå på strømmen. La strømmen være på i et minutt eller så, og slå den deretter av. Test neglen ved å holde den over noen jernfiler. Den skal nå magnetiseres og tiltrekke arkivene, selv når strømmen er av.
Øker styrken
Du kan øke magneten til magneten ved å øke antall spoler. Hvis du for eksempel dobler antall spoler, dobler du styrken på det induktive feltet. Men når du øker ledningslengden for å gjøre dette, øker du den elektriske motstanden, noe som senker mengden strøm som strømmer gjennom ledningen. Siden strøm, som er elektroners bevegelse, skaper feltet, går induktiv kraft ned. Forskyv dette strømtapet ved å øke spenningen, enten ved å endre innstillingen på transformatoren eller ved å bruke et større batteri.
Advarsler
Sørg for å holde spenningen innenfor trygge grenser. Du vil ikke strømføre deg selv, og du vil heller ikke lage en magnet som fester seg permanent til kjøleskapet.