Электромагнит против постоянного магнита
Электромагнетики и постоянные магниты - две важные темы электромагнитной теории. В этой статье будут объяснены основы магнетизма, электромагнита и постоянного магнита, а также описана связь между двумя магнитами.
Что такое электромагнит?
Чтобы понять электромагниты, нужно сначала понять теории, лежащие в основе магнетизма. Магнетизм возникает из-за электрических токов. Прямой проводник с током действует перпендикулярно току на другой проводник с током, расположенный параллельно первому проводнику. Поскольку эта сила перпендикулярна потоку зарядов, это не может быть электрическая сила. Позже это было идентифицировано как магнетизм.
Магнетическая сила может быть как притягивающей, так и отталкивающей, но всегда взаимной. Магнитное поле действует на любой движущийся заряд, но на неподвижные заряды это не влияет. Магнитное поле движущегося заряда всегда перпендикулярно скорости. Сила магнитного поля, действующая на движущийся заряд, пропорциональна скорости заряда и направлению магнитного поля.
Магнит имеет два полюса. Они определяются как Северный полюс и Южный полюс. Линии магнитного поля начинаются в Северном полюсе и заканчиваются в Южном полюсе. Однако эти силовые линии являются гипотетическими. Следует отметить, что магнитные полюса не существуют в виде монополя. Полюса не могут быть изолированы. Это известно как закон Гаусса для магнетизма. Электромагнит представляет собой компонент, состоящий из контуров с током. Эти петли могут быть любой формы, но обычные электромагниты имеют форму соленоидов или колец.
Что такое постоянный магнит?
Поскольку электрический ток является единственным способом создания магнита, постоянные магниты должны состоять из токов. В каждом атоме есть электроны, вращающиеся вокруг ядра атома, и эти электроны обладают свойством, называемым электронным спином. Эти два свойства ответственны за магнетизм в материалах. Материалы можно разделить на несколько категорий в зависимости от их магнитных свойств. Парамагнетики, диамагнетики и ферромагнетики - вот лишь некоторые из них. Есть также некоторые менее распространенные типы, такие как антиферромагнитные материалы и ферримагнитные материалы. Диамагнетизм проявляется в атомах только с спаренными электронами. Суммарный спин этих атомов равен нулю. Магнитные свойства возникают только благодаря орбитальному движению электронов. Когда диамагнетик помещается во внешнее магнитное поле, он создает слабое магнитное поле, антипараллельное внешнему полю. Парамагнетики имеют атомы с неспаренными электронами. Электронные спины этих неспаренных электронов действуют как маленькие магниты, которые сильнее, чем магниты, создаваемые орбитальным движением электронов. Помещенные во внешнее магнитное поле, эти маленькие магниты выравниваются с полем, создавая магнитное поле, параллельное внешнему полю. Ферромагнитные материалы также являются парамагнетиками с зонами магнитных диполей в одном направлении еще до приложения внешнего магнитного поля. Когда приложено внешнее поле, эти магнитные зоны будут располагаться параллельно полю, так что они будут усиливать поле. Ферромагнетизм остается в материале даже после снятия внешнего поля, но парамагнетизм и диамагнетизм исчезают, как только внешнее поле удаляется. Постоянные магниты состоят из таких ферромагнитных материалов.
В чем разница между электромагнитами и постоянными магнитами?
• Постоянные магниты также являются электромагнитами с непрерывным течением тока, что делает каждый атом магнитом.
• Электромагнетизм исчезает после прекращения подачи внешнего тока, но постоянный магнетизм остается.
