Inhoud
- Verband tussen elektriciteit en magnetisme
- Natuurlijke Magneten
- Waarom natuurlijke magneten magnetische velden hebben
- Elektromagnetische onderdelen
- Hoe elektromagneten werken
- In vergelijking
Magnetisme is een natuurlijke kracht waarmee magneten op afstand kunnen samenwerken met andere magneten en bepaalde metalen. Elke magneet heeft twee polen, genaamd de "noord" en "zuid" polen. Net als magnetische polen duwen elkaar weg en verschillende polen trekken elkaar dichterbij. Alle magneten trekken bepaalde metalen naar zich toe. Er zijn twee soorten magneten. Er zijn natuurlijk voorkomende magneten en magneten gemaakt van elektrische onderdelen, "elektromagneten" genoemd.
Verband tussen elektriciteit en magnetisme
Elektriciteit en magnetisme, hoewel schijnbaar twee afzonderlijke krachten, zijn in feite nauw met elkaar verbonden. Ontdekt door de fysicus Michael Faraday in de 19e eeuw, laat de wet van elektromagnetische inductie zien dat bewegende elektrische ladingen magnetische velden creëren. Dit is de basis voor het bestaan van natuurlijk voorkomende magneten en kunstmatige elektromagneten, volgens Kristen Coyne van het National High Magnetic Field Laboratory.
Natuurlijke Magneten
Bij natuurlijk voorkomende magneten wordt de stroom van bewegende elektrische ladingen die het magnetische veld creëert, gegenereerd in de substantie van de magneet. Atomen, de kleine deeltjes waaruit alle fysieke objecten bestaan, bestaan uit geladen elektronen die rond nucleaire deeltjes draaien. Omdat de elektronen constant rond de kern bewegen, creëren ze constant magnetische velden.
Waarom natuurlijke magneten magnetische velden hebben
In de meeste materialen wijzen de noord- en zuidpool van deze kleine atoommagneten alle kanten op. Hierdoor worden de effecten van elkaar opgeheven en blijft het materiaal niet magnetisch. In sommige materialen, meestal metalen, vormen deze kleine magneten een lijn en maken ze het hele object magnetisch.
Elektromagnetische onderdelen
Een elektromagneet is een apparaat dat bestaat uit drie eenvoudige delen. Een draadspiraal is om een metalen kern gewikkeld, meestal ijzer. Een batterij of andere stroombron is verbonden met de draadspiraal. De draad is over het algemeen erg dun en geïsoleerd door email, om de maat verder laag te houden.
Hoe elektromagneten werken
Wanneer spanning op de spoel wordt aangelegd, begint er een elektrische stroom door te stromen. Dit veroorzaakt een magnetisch veld rond de draad. De spoelvorm dwingt het magnetische veld van de stroom in een speciale configuratie. Alle velden van elke lus van de spoel staan op één lijn zodat het effect van een natuurlijke staafmagneet is. Het ene uiteinde van de spoel is een noordpool en het andere uiteinde is een zuidpool. De ijzeren kern versterkt het veld van de draad, waardoor de elektromagneet sterker wordt.
In vergelijking
In veel opzichten zijn een natuurlijke magneet en een elektromagneet hetzelfde. Beide zijn objecten die grote magnetische velden genereren uit elektrische stromen. Beide hebben een noord- en een zuidpool. Een elektromagneet kan echter zijn sterkte variëren (door de stroom te variëren) en een natuurlijke magneet kan dat niet. Een elektromagneet kan zijn polen schakelen (door zijn spanning om te keren), terwijl een natuurlijke magneet dat niet kan. Het veld van een natuurlijke magneet wordt gegenereerd door veel microscopische stromingen. Het veld van een elektromagneet wordt gegenereerd door een enkele grootschalige stroom.