Elektromagnet vs püsimagnet
Elektromagnetid ja püsimagnetid on elektromagnetiteoorias kaks olulist teemat. See artikkel selgitab magnetismi, elektromagneti ja püsimagneti põhialuseid ning kirjeldab nende kahe magneti vahelist seost.
Mis on elektromagnet?
Elektromagnetite mõistmiseks tuleb kõigepe alt mõista magnetismi taga olevaid teooriaid. Magnetism tekib elektrivoolude mõjul. Sirge voolu juhtiv juht avaldab voolu suhtes normaalset jõudu teisele voolu kandvale juhile, mis on paigutatud paralleelselt esimese juhiga. Kuna see jõud on laengute vooluga risti, ei saa see olla elektriline jõud. Hiljem tuvastati see magnetismina.
Magnetiline jõud võib olla kas ligitõmbav või eemaletõukav, kuid alati vastastikune. Magnetväli avaldab jõudu mis tahes liikuvale laengule, kuid statsionaarseid laenguid see ei mõjuta. Liikuva laengu magnetväli on alati kiirusega risti. Magnetvälja poolt liikuvale laengule mõjuv jõud on võrdeline laengu kiiruse ja magnetvälja suunaga.
Magnetil on kaks poolust. Neid määratletakse kui põhjapoolust ja lõunapoolust. Magnetvälja jooned algavad põhjapoolusel ja lõpevad lõunapoolusel. Need väljajooned on aga hüpoteetilised. Tuleb märkida, et magnetpoolused ei eksisteeri monopoolidena. Poolusi ei saa isoleerida. Seda tuntakse Gaussi magnetismi seadusena. Elektromagnet on komponent, mis koosneb voolu kandvatest silmustest. Need silmused võivad olla mis tahes kujuga, kuid tavalised elektromagnetid on solenoidide või rõngaste kujuga.
Mis on püsimagnet?
Kuna elektrivool on ainus viis magneti loomiseks, peavad püsimagnetid koosnema vooludest. Igal aatomil on elektronid, mis tiirlevad ümber aatomi tuuma ja neil elektronidel on omadus, mida nimetatakse elektrooniliseks spinniks. Need kaks omadust vastutavad materjalide magnetilisuse eest. Materjalid võib nende magnetiliste omaduste järgi rühmitada mitmesse kategooriasse. Paramagnetilised materjalid, diamagnetilised materjalid ja ferromagnetilised materjalid on vaid mõned. On ka mõningaid vähem levinud tüüpe, nagu antiferromagnetilised materjalid ja ferrimagnetilised materjalid. Diamagnetism ilmneb aatomites, millel on ainult paaris elektronid. Nende aatomite koguspinn on null. Magnetilised omadused tekivad ainult tänu elektronide orbitaalsele liikumisele. Kui diamagnetiline materjal asetatakse välisesse magnetvälja, tekitab see nõrga magnetvälja, mis ei ole paralleelne välisväljaga. Paramagnetilistel materjalidel on paaritute elektronidega aatomid. Nende paaritute elektronide elektroonilised spinnid toimivad väikeste magnetidena, mis on tugevamad kui elektronide orbitaalliikumise tekitatud magnetid. Välisesse magnetvälja asetatuna joonduvad need väikesed magnetid väljaga, tekitades magnetvälja, mis on paralleelne välisväljaga. Ferromagnetilised materjalid on ka paramagnetilised materjalid, mille magnetdipoolide tsoonid on ühes suunas juba enne välise magnetvälja rakendamist. Välise välja rakendamisel joonduvad need magnettsoonid väljaga paralleelselt, nii et need muudaksid välja tugevamaks. Ferromagnetism jääb materjali sisse ka pärast välisvälja eemaldamist, kuid paramagnetism ja diamagnetism kaovad kohe pärast välisvälja eemaldamist. Püsimagnetid koosnevad sellistest ferromagnetilistest materjalidest.
Mis vahe on elektromagnetitel ja püsimagnetitel?
• Püsimagnetid on ka pideva vooluga elektromagnetid, mis muudavad iga aatomi magnetiks.
• Elektromagnetism kaob pärast välisvoolu peatamist, kuid püsimagnetism jääb alles.
