Skirtumas tarp elektromagnetų ir nuolatinių magnetų

Elektromagnetas ir nuolatinis magnetas
 

Elektromagnetai ir nuolatiniai magnetai yra dvi svarbios elektromagnetinės teorijos temos. Šiame straipsnyje bus paaiškinti magnetizmo, elektromagnetų ir nuolatinio magneto pagrindai ir aprašyti tarp dviejų magnetų.

Kas yra elektromagnetas?

Norint suprasti elektromagnetus, pirmiausia reikia suprasti magnetizmo teorijas. Magnetizmas atsiranda dėl elektros srovių. Tiesus srovės nešiklis laido srovę, normalią srovei, kitam srovės nešančiam laidininkui, lygiagrečiam pirmajam laidininkui. Kadangi ši jėga yra statmena krūvių srautui, tai negali būti elektrinė jėga. Vėliau tai buvo nustatyta kaip magnetizmas.

Magnetinė jėga gali būti patraukli arba atstumianti, tačiau visada abipusė. Magnetinis laukas veikia jėgą bet kokiam judančiajam krūviui, tačiau nekinta stacionarūs krūviai. Judančio krūvio magnetinis laukas visada yra statmenas greičiui. Jėga, kuria magnetinis laukas juda, yra proporcingas krūvio greičiui ir magnetinio lauko krypčiai.

Magnetas turi du polius. Jie apibūdinami kaip Šiaurės ašigalis ir Pietų ašigalis. Magnetinio lauko linijos prasideda šiaurės ašigalyje ir baigiasi pietų ašigaliu. Tačiau šios lauko linijos yra hipotetinės. Reikia pažymėti, kad magnetiniai poliai neegzistuoja kaip vienpoliai. Stulpai negali būti izoliuoti. Tai yra žinoma kaip Gauso magnetizmo dėsnis. Elektromagnetas yra komponentas, sudarytas iš srovę pernešančių kilpų. Šios kilpos gali būti bet kokios formos, tačiau įprasti elektromagnetai turi solenoidų ar žiedų formą.

Kas yra nuolatinis magnetas?

Kadangi elektrinė srovė yra vienintelis būdas sukurti magnetą, nuolatiniai magnetai turi būti sudaryti iš srovių. Kiekvienas atomas turi elektronus, skriejančius apie atomo branduolį, ir šie elektronai turi savybę, vadinamą elektroniniu sukiniu. Šios dvi savybės lemia medžiagų magnetizmą. Medžiagas galima suskirstyti į keletą kategorijų pagal jų magnetines savybes. Pamagnetinės, diamagnetinės ir feromagnetinės medžiagos yra keletas. Taip pat yra keletas mažiau paplitusių rūšių, tokių kaip antiferromagnetinės medžiagos ir ferrimagnetinės medžiagos. Diamagnetizmas parodytas atomuose, turinčiuose tik suporuotus elektronus. Bendras šių atomų sukinys yra lygus nuliui. Magnetinės savybės atsiranda tik dėl elektronų judėjimo orbitoje. Kai diamagnetinė medžiaga dedama į išorinį magnetinį lauką, ji sukuria silpną magnetinį lauką, lygiagretų išoriniam laukui. Paramagnetinės medžiagos turi atomus su nesusijusiais elektronais. Šių nesuporuotų elektronų elektroniniai sukiniai veikia kaip maži magnetai, stipresni už magnetus, kuriuos sukuria elektronų orbitinis judėjimas. Įdėjus į išorinį magnetinį lauką, šie maži magnetai sulygiuoja su lauku, sukurdami magnetinį lauką, lygiagretų išoriniam laukui. Feromagnetinės medžiagos taip pat yra paramagnetinės medžiagos, turinčios magnetinių dipolių zonas viena kryptimi dar prieš pritaikant išorinį magnetinį lauką. Kai pritaikomas išorinis laukas, šios magnetinės zonos lygiuojasi lygiagrečiai su lauku taip, kad jos padarytų lauką stipresnį. Feromagnetizmas medžiagoje paliekamas net pašalinus išorinį lauką, tačiau paramagnetizmas ir diamagnetizmas išnyksta, kai tik pašalinamas išorinis laukas. Nuolatiniai magnetai yra sudaryti iš tokių feromagnetinių medžiagų.