Sähkömagneetti vs. kestomagneetti
Sähkömagneetit ja kestomagneetit ovat kaksi tärkeää aihetta sähkömagneettisessa teoriassa. Tämä artikkeli selittää magnetismin, sähkömagneetin ja kestomagneetin perusteet ja kuvailee kahden magneetin välistä.
Mikä on sähkömagneetti?
Sähkömagneettien ymmärtämiseksi on ensin ymmärrettävä magnetismin taustalla olevat teoriat. Magnetismi tapahtuu sähkövirran takia. Suora virtaa kuljettava johdin kohdistaa virtaan nähden normaalin voiman toiseen virran johtimeen, joka on sijoitettu yhdensuuntaisesti ensimmäisen johtimen kanssa. Koska tämä voima on kohtisuorassa varausten virtaukseen, se ei voi olla sähkövoima. Tämä tunnistettiin myöhemmin magnetismiksi.
Magneettinen voima voi olla joko houkutteleva tai vastenmielinen, mutta aina molemminpuolinen. Magneettikenttä käyttää voimaa mihin tahansa liikkuvaan varaukseen, mutta paikallaan pysyviin varauksiin ei vaikuteta. Liikkuvan varauksen magneettikenttä on aina kohtisuorassa nopeuteen nähden. Magneettikentän liikkuvan varauksen voima on verrannollinen varauksen nopeuteen ja magneettikentän suuntaan.
Magneetilla on kaksi napaa. Ne määritellään pohjoisnavalle ja etelänavalle. Magneettikentän viivat alkavat pohjoisnavalla ja päättyvät etelänavalle. Nämä kenttälinjat ovat kuitenkin hypoteettisia. On huomattava, että magneettinapoja ei ole monopolina. Napoja ei voida eristää. Tämä tunnetaan nimellä Gaussin laki magnetismista. Sähkömagneetti on komponentti, joka koostuu virtaa kuljettavista silmukoista. Nämä silmukat voivat olla minkä tahansa muotoisia, mutta tavallisilla sähkömagneeteilla on solenoidien tai renkaiden muoto.
Mikä on kestomagneetti?
Koska sähkövirta on ainoa tapa luoda magneetti, kestomagneettien on koostuttava virroista. Jokaisella atomilla on elektronia, joka kiertää atomin ydintä, ja näillä elektronilla on ominaisuus, jota kutsutaan elektroniseksi spiniksi. Nämä kaksi ominaisuutta ovat vastuussa materiaalien magneettisuudesta. Materiaalit voidaan ryhmitellä useisiin luokkiin niiden magneettisten ominaisuuksien mukaan. Paramagneettiset materiaalit, Diamagneettiset materiaalit ja Ferromagneettiset materiaalit ovat muutamia. On myös joitain vähemmän yleisiä tyyppejä, kuten anti-ferromagneettiset materiaalit ja ferrimagneettiset materiaalit. Diamagnetismi näkyy atomeissa, joissa on vain parillisia elektroneja. Näiden atomien kokonaiskierros on nolla. Magneettiset ominaisuudet syntyvät vain elektronien kiertoradalla. Kun diamagneettinen materiaali sijoitetaan ulkoiseen magneettikenttään,se tuottaa heikon magneettikentän, joka on rinnakkain ulkoisen kentän kanssa. Paramagneettisissa materiaaleissa on atomeja, joissa on parittomia elektroneja. Näiden parittamattomien elektronien elektroniset kierrokset toimivat pieninä magneeteina, jotka ovat vahvempia kuin elektronin kiertoradan liikkeen luomat magneetit. Kun ne asetetaan ulkoiseen magneettikenttään, nämä pienet magneetit kohdistuvat kentän kanssa tuottamaan magneettikenttää, joka on yhdensuuntainen ulkoisen kentän kanssa. Ferromagneettiset materiaalit ovat myös paramagneettisia materiaaleja, joiden magneettisten dipolien vyöhykkeet ovat yhteen suuntaan jo ennen ulkoisen magneettikentän kohdistamista. Kun ulkoinen kenttä kohdistetaan, nämä magneettiset vyöhykkeet kohdistuvat samansuuntaisesti kentän kanssa, jotta ne tekisivät kentän vahvemmaksi. Ferromagneettisuus jää materiaaliin myös sen jälkeen, kun ulkoinen kenttä on poistettu,mutta paramagnetismi ja diamagnetismi häviävät heti, kun ulkoinen kenttä poistetaan. Kestomagneetit koostuvat tällaisista ferromagneettisista materiaaleista.
Mitä eroa on sähkömagneeteilla ja kestomagneeteilla?
• Pysyvät magneetit ovat myös sähkömagneetteja, joiden virta kulkee jatkuvasti, mikä tekee jokaisesta atomista magneetin.
• Sähkömagneetti häviää, kun ulkoinen virta on pysäytetty, mutta pysyvä magneettisuus säilyy.
