Alla möjliga sätt att skapa en permanentmagnet listas i Joseph Henrys studentanteckningsbok, som förvaras vid Princeton University. Henry, den amerikanska fysikern från 1700-talet, är känd - tillsammans med Michael Faraday - som far till elektrisk teknik, så det är ingen överraskning att en av metoderna han beskriver använder elektricitet. Det visar sig att om du har rätt typ av metallstav och tillräckligt med elektrisk kraft kan elektromagnetisk induktion göra stången till en stark permanentmagnet. Hur stark? Definitivt starkare än en kylmagnet.
Vad är magnetism?
Magnetism och elektricitet är inte bara relaterade, de är två sidor av samma mynt, och det var det fenomen av elektromagnetisk induktans, upptäckt oberoende av Henry och Faraday, som ledde till detta insikt. Elektroner har snurr, vilket ger varje atom ett litet magnetfält. Det är möjligt att få elektronerna inuti vissa metaller att snurra i samma riktning, och det ger metallen magnetiska egenskaper. Listan över metaller som gör detta är inte lång, men järn är en av dem och eftersom stål är tillverkat av järn kan det också magnetiseras.
Sätt att göra en magnet
Bland metoderna Henry nämner för att förvandla ett vanligt järn- eller stålstav till en magnet är:
- Gnugga staven med en metallbit som redan är magnetiserad.
- Gnugga staven med två magneter, dra den nordliga polen av en magnet från mitten av staven till ena änden medan du drar den andra magnets sydpol i motsatt riktning.
- Häng stången vertikalt och slå den upprepade gånger med en hammare. Magnetiseringseffekten är starkare om du värmer staven.
- Framkalla ett magnetfält med en elektrisk ström.
Slutresultatet för varje metod är att få elektronerna i stången att snurra i samma riktning. Eftersom el är tillverkat av elektroner är det ett bra antagande att den sista metoden är den mest effektiva.
Skapa din egen magnet
Du behöver en stång av stål, järn eller annat material som kan magnetiseras. (Tips: Det finns inte många andra val.) En 10d eller större stålspik är perfekt. Om du inte är säker på att det är stål, använd en liten magnet för att testa det. Du behöver också en fot eller två av isolerad koppartråd och en strömkälla, till exempel ett D-cellbatteri eller en lågspänningstransformator som du kan ansluta till ett uttag. Om du väljer en transformator, se till att den har terminaler som du kan ansluta ledningar till.
För att magnetisera spiken, linda tråden runt den och bilda så många spolar som möjligt. Det går bra att överlappa tråden ovanpå spolar som du redan har lindat. Det induktiva fältets styrka - och din magnet - ökar när du ökar antalet spolar, så var generös. Lämna ändarna på ledningarna fria och ta bort en tum isolering så att du kan ansluta dem till strömkällan.
Anslut ledningarna till strömkällan och slå på strömmen. Låt strömmen vara på i ungefär en minut och stäng sedan av den. Testa spiken genom att hålla den över några järnspärrar. Den ska nu magnetiseras och locka arkiverna, även när strömmen är avstängd.
Öka styrkan
Du kan öka magnetens styrka genom att öka antalet spolar. Om du till exempel fördubblar antalet spolar fördubblar du styrkan i det induktiva fältet. Men när du ökar trådlängden för att göra detta ökar du det elektriska motståndet, vilket sänker mängden ström som strömmar genom ledningen. Eftersom ström, som är elektroners rörelse, skapar fältet, minskar den induktiva kraften. Kompensera denna strömförlust genom att öka spänningen, antingen genom att ändra inställningen på transformatorn eller genom att använda ett större batteri.
Varningar
Var noga med att hålla spänningen inom säkra gränser. Du vill inte elektricisera dig själv och inte heller skapa en magnet som fastnar permanent i kylen.
