Rozdiel medzi elektromagnetom a permanentným magnetom

Elektromagnet vs permanentný magnet
 

Elektromagnety a permanentné magnety sú dve dôležité témy v elektromagnetickej teórii. Tento článok vysvetlí základy magnetizmu, elektromagnetu a permanentného magnetu a popíše medzi nimi dva magnety.

Čo je elektromagnet?

Aby sme porozumeli elektromagnetom, musíme najprv pochopiť teórie magnetizmu. Magnetizmus sa vyskytuje v dôsledku elektrických prúdov. Vodič prenášajúci jednosmerný prúd vyvíja silu, kolísajúcu s prúdom, na ďalší vodič nesúci prúd, ktorý je umiestnený rovnobežne s prvým vodičom. Pretože táto sila je kolmá na tok nábojov, nemôže ísť o elektrickú silu. Toto bolo neskôr identifikované ako magnetizmus.

Magnetická sila môže byť buď atraktívna alebo odpudivá, ale vždy vzájomná. Magnetické pole vyvíja silu na akýkoľvek pohybujúci sa náboj, ale neovplyvňuje stacionárne náboje. Magnetické pole pohybujúceho sa náboja je vždy kolmé na rýchlosť. Sila pôsobiaca na pohybujúci sa náboj magnetickým poľom je úmerná rýchlosti náboja a smeru magnetického poľa.

Magnet má dva póly. Sú definované ako severný a južný pól. Čiary magnetického poľa začínajú severným pólom a končia južným pólom. Tieto polia sú však hypotetické. Je potrebné poznamenať, že magnetické póly neexistujú ako monopol. Tyče nemôžu byť izolované. Toto je známe ako Gaussov zákon pre magnetizmus. Elektromagnet je komponent tvorený slučkami prenášajúcimi prúd. Tieto slučky môžu mať akýkoľvek tvar, ale bežné elektromagnety majú tvar solenoidov alebo krúžkov.

Čo je permanentný magnet?

Pretože elektrický prúd je jediný spôsob, ako vytvoriť magnet, permanentné magnety musia pozostávať z prúdov. Každý atóm má elektróny obiehajúce okolo jadra atómu a tieto elektróny majú vlastnosť nazývanú elektronická rotácia. Tieto dve vlastnosti sú zodpovedné za magnetizmus v materiáloch. Materiály môžu byť zoskupené do niekoľkých kategórií podľa ich magnetických vlastností. Paramagnetické materiály, diamagnetické materiály a feromagnetické materiály sú niektoré z nich. Existujú aj niektoré menej bežné typy, ako sú antimorfomagnetické materiály a ferrimagnetické materiály. Diamagnetizmus je znázornený v atómoch iba s párovanými elektrónmi. Celková rotácia týchto atómov je nula. Magnetické vlastnosti vznikajú iba vďaka orbitálnemu pohybu elektrónov. Ak je diamagnetický materiál umiestnený vo vonkajšom magnetickom poli, vytvorí slabé magnetické pole antiparalelné s vonkajším poľom. Paramagnetické materiály majú atómy s nepárovými elektrónmi. Elektronické točenia týchto nepárových elektrónov pôsobia ako malé magnety, ktoré sú silnejšie ako magnety vytvárané elektrónovým orbitálnym pohybom. Keď sú tieto malé magnety umiestnené vo vonkajšom magnetickom poli, zarovnajú sa s poľom a vytvárajú magnetické pole, ktoré je rovnobežné s vonkajším poľom. Feromagnetické materiály sú tiež paramagnetické materiály so zónami magnetických dipólov v jednom smere ešte predtým, ako sa použije vonkajšie magnetické pole. Keď sa aplikuje vonkajšie pole, tieto magnetické zóny sa zarovnajú rovnobežne s poľom, aby zosilnili pole. Feromagnetizmus zostáva v materiáli aj po odstránení vonkajšieho poľa, ale paramagnetizmus a diamagnetizmus zmiznú ihneď po odstránení vonkajšieho poľa. Trvalé magnety sú vyrobené z takýchto feromagnetických materiálov.