Ako súvisia magnety a elektrina?

Magnetizmus a elektrina sú dva z tajomnejších javov každodenného sveta. Elektrina je pohyb submikroskopických nabitých častíc cez materiál. Tento tok nábojov alebo „prúdu“, ktorý sa pohybuje po drôtoch domu, poskytuje elektrickú energiu potrebnú pre moderné nástroje a prístroje. Magnetizmus je neviditeľná sila, ktorá umožňuje magnetom pohybovať s inými magnetmi a určitými kovmi na diaľku. Aj keď sú zdanlivo veľmi odlišné veci, magnetizmus a elektrina sú v skutočnosti veľmi úzko spojené.

V roku 1820 si dánsky fyzik Hans Christian Orsted všimol počas experimentov s elektrinou niečo neobvyklé. Zistil, že keď prúdi elektrický prúd v drôte, ihla kompasu umiestnená v blízkosti sa bude pohybovať. Jediné, čo to mohlo urobiť, bolo magnetické pole. Orsted zistil, že elektrický prúd vytvára magnetické pole.

Michael Faraday po vypočutí Orstedovho nálezu veril, že ak by elektrické prúdy mohli vytvárať magnetické polia, potom by magnetické polia mali byť schopné generovať elektrické prúdy. V roku 1831 Faraday pri uskutočňovaní série experimentov určených na testovanie jeho nápadu zistil, že magnet pohybujúci sa v blízkosti drôtu môže spôsobiť tok elektrického prúdu v tomto drôte.

Na výrobu energie nebolo potrebné ani to, aby sa magnet pohyboval. Dôležitým faktorom bolo, že magnetické pole okolo drôtu by sa malo meniť. Táto zmena môže byť spôsobená pohybujúcim sa magnetom alebo držaním magnetu v pokoji a pohybom cievky alebo zvýšením a znížením výkonu v elektromagnetu. Tento princíp, že meniace sa magnetické pole bude indukovať elektrický prúd vo vodiči, sa začal nazývať zákon elektromagnetickej indukcie.

Orstedov objav ukazuje, prečo majú magnety magnetické pole, ktoré dokáže pohybovať inými objektmi. Celá hmota sa skladá z atómov. Nabité elektróny obiehajú okolo hustého atómového jadra. Jediným prúdom je pohybujúci sa elektrický náboj. To znamená, že každý atóm v prírode je obklopený malým elektrickým prúdom, čo znamená, že všetky atómy majú malé magnetické pole, pretože ako ukázal Orsted, elektrické prúdy vytvárajú magnetické polia. Vo väčšine materiálov tieto malé atómové magnety smerujú do všetkých smerov a vzájomne rušia svoje účinky. To je dôvod, prečo väčšina materiálov nie je magnetická. Ale v niektorých materiáloch sa tieto malé magnety zarovnávajú a vytvárajú silné magnetické pole. Tieto materiály sú magnety a takmer vždy sú z nejakého druhu kovové.

Ako ukázali Orsted a Faraday, magnetizmus a elektrina spolu úzko súvisia. Zdá sa, že každý dokáže vytvoriť ten druhý. Aj prírodné magnety sú magnetické kvôli všetkým malým elektrickým prúdom, ktoré nimi prechádzajú správnym spôsobom. Nebolo by zlé povedať, že magnetizmus a elektrina sú dva rôzne aspekty toho istého javu.