Inhalt
- Verbindung zwischen Elektrizität und Magnetismus
- Natürliche Magnete
- Warum natürliche Magnete Magnetfelder haben
- Elektromagnetteile
- Funktionsweise von Elektromagneten
- Im Vergleich
Magnetismus ist eine natürliche Kraft, die es Magneten ermöglicht, in einiger Entfernung mit anderen Magneten und bestimmten Metallen zu interagieren. Jeder Magnet hat zwei Pole, die als Nord- und Südpol bezeichnet werden. Wie Magnetpole drücken sie sich gegenseitig weg und verschiedene Pole ziehen sich näher zusammen. Alle Magnete ziehen bestimmte Metalle an. Es gibt zwei Arten von Magneten. Es gibt natürlich vorkommende Magnete und Magnete aus elektrischen Teilen, sogenannte "Elektromagnete".
Verbindung zwischen Elektrizität und Magnetismus
Obwohl Elektrizität und Magnetismus scheinbar zwei getrennte Kräfte sind, sind sie tatsächlich eng miteinander verbunden. Das Gesetz der elektromagnetischen Induktion, das der Physiker Michael Faraday im 19. Jahrhundert entdeckte, zeigt, dass bewegte elektrische Ladungen Magnetfelder erzeugen. Dies ist die Grundlage für die Existenz natürlich vorkommender Magnete und künstlicher Elektromagnete, so Kristen Coyne vom National High Magnetic Field Laboratory.
Natürliche Magnete
Bei natürlich vorkommenden Magneten wird der Strom der sich bewegenden elektrischen Ladungen, die das Magnetfeld erzeugen, in der Substanz des Magneten erzeugt. Atome, die winzigen Teilchen, aus denen alle physischen Objekte bestehen, bestehen aus geladenen Elektronen, die Kernteilchen umkreisen. Da sich die Elektronen ständig um den Kern bewegen, erzeugen sie ständig Magnetfelder.
Warum natürliche Magnete Magnetfelder haben
In den meisten Materialien weisen der Nord- und Südpol dieser winzigen Atommagnete in alle Richtungen. Dies bewirkt, dass sich die Effekte gegenseitig aufheben und das Material nicht magnetisch bleibt. Bei einigen Materialien, hauptsächlich Metallen, richten sich diese winzigen Magnete aus und machen das gesamte Objekt magnetisch.
Elektromagnetteile
Ein Elektromagnet ist ein Gerät, das aus drei einfachen Teilen besteht. Eine Drahtspule ist um einen Metallkern gewickelt, normalerweise Eisen. Eine Batterie oder eine andere Stromquelle ist an die Drahtspule angeschlossen. Der Draht ist im Allgemeinen sehr dünn und mit Email isoliert, um die Größe weiter zu verringern.
Funktionsweise von Elektromagneten
Wenn Spannung an die Spule angelegt wird, beginnt ein elektrischer Strom durch sie zu fließen. Dadurch entsteht ein Magnetfeld um den Draht. Die Spulenform zwingt das Magnetfeld des Stroms in eine spezielle Konfiguration. Alle Felder jeder Schleife der Spule sind so ausgerichtet, dass der Effekt der eines natürlichen Stabmagneten ist. Ein Ende der Spule ist ein Nordpol und das andere Ende ist ein Südpol. Der Eisenkern verstärkt das Feld des Drahtes und macht den Elektromagneten stärker.
Im Vergleich
Ein natürlicher Magnet und ein Elektromagnet sind in vielerlei Hinsicht gleich. Beides sind Objekte, die aus elektrischen Strömen große Magnetfelder erzeugen. Beide haben einen Nord- und einen Südpol. Ein Elektromagnet kann jedoch seine Stärke variieren (indem er seinen Strom variiert), und ein natürlicher Magnet kann dies nicht. Ein Elektromagnet kann seine Pole wechseln (indem er seine Spannung umkehrt), während ein natürlicher Magnet dies nicht kann. Das Feld eines natürlichen Magneten wird durch viele mikroskopische Ströme erzeugt. Das Feld eines Elektromagneten wird durch einen einzigen großen Strom erzeugt.