Магнетизм і електромагнетизм

Стрілка компаса – магніт. Вона вказує на північний магнітний полюс ЗемліМагнетізм – це невидима сила, що притягає або відразлива залізо і сталь. Предмети, що створюють цю силу, називаються магнітами, а область навколо них, де діє сила, називається магнітним полем. Проходячи по дроту, електричний струм (читайте статтю “Електрика”) створює магнітне поле. Це явище називається електромагнетизмом. З його допомогою можна створювати потужні магніти – електромагніти і використовувати струм для приведення предметів в рух. Північні полюси магнітів, як і південні, взаємно відштовхуються. Північний полюс одного магніту притягується до південного полюса іншого. Стрілка компаса – магніт. Вона вказує на північний магнітний полюс Землі.
Магнетизм

Слово «магнетизм» походить від назви місцевості в Туреччині. В області Магнезія більше 2000 років тому стародавні греки виявили минората, що притягає метали. Цей мінерал представляв собою різновид залізної руди і був названий магнетиту. Підвішений на мотузці шматок магнетиту обертається, намагаючись зайняти положення «північ – південь». Подовжені шматки магніту – магнітного залізняку – колись використовувалися як стрілки компаса. Зазвичай магніт – це металеве тіло, наприклад залізне або сталеве, що володіє магнітними властивостями і провідне себе як магнетит. У магніту є два полюси – південний і північний.

Сталева голка намагнічується, якщо провести нею по магніту кілька разМеталли, здатні намагнічуватися, називають феромагнетиками. «М’які» ферромагнетики, наприклад залізо, легко втрачають свої магнітні властивості. Сталь – «жорсткий» ферромагнетик; вона довго зберігає магнетизм. Такий магнетизм називають індукованим. Сталева голка намагнічується, якщо провести нею по магніту кілька разів. У магнітних речовинах містяться особливі групи молекул – домени, тобто малі магніти. Метал намагнічений, якщо всі домени спрямовані в одну сторону. Однак при нагріванні або ударі напрямок доменів змінюється випадковим чином. Коли ферромагнетик знаходиться в ненамагніченого стані, домени в ньому спрямовані випадковим чином. При намагнічуванні домени розташовуються так, що їх однакові полюси стають спрямовані в одну сторону.
Магнітне поле – це область навколо магніту, в якій діють магнітні сили (докладніше в статті “Сили”). Їх величину і напрям можна показати за допомогою ліній магнітної індукції. У Землі також є магнітне поле. Через обертання Землі навколо своєї осі розплавлений метал, що міститься в зовнішньому ядрі, повільно тече і створює магнітне поле Землі. Багато птахів, у тому числі і крячки, орієнтуються при своїх перельотах по силових лініях магнітного поля.

Напрямок ліній магнітного поля залежить від напрямку струму в проводеЕлектромагнетізм
Що проходить по дроту електричний струм створює магнітне поле. Це явище називається електромагнетизмом. Провід, намотаний на залізний сердечник, при проходженні струму поводиться як магнітний брусок. Провід в цьому випадку називають соленоидом. Напрямок ліній магнітного поля залежить від напрямку струму в проводі. Якщо струм йде за годинниковою стрілкою, ми дивимося з боку південного полюса. Якщо при погляді з торця струм тече проти годинникової стрілки, то це північний полюс. Соленоїд використовується в електромагнітах. Його магнітне поле можна вмикати і вимикати, керуючи струмом. Соленоїди також застосовуються в мікрофонах і гучномовцях.

Електромагніти

Електромагніт – це магніт, який можна включати і вимикати за допомогою електричного струму. Щоб створити електромагніт, потрібно обмотати залізний сердечник проводом – соленоидом. Залізо – це м’який феромагнетик, тобто воно втрачає магнітні властивості, коли струм зникає. На електромагнетизмі заснована дія релейних перемикачів і електричних дзвінків. Електромагніти використовуються в проекті швидкісного поїзда – вони встановлені на рейках і днищах вагонів. Їх полюса відштовхують один одного, і поїзд зависає над рейками. Тертя зменшується, і швидкість поїзда зростає.

Так влаштований потужний електромотор – мікромотор.

За допомогою електромагнетизму електромотор перетворює електроенергію в енергію руху. У простому електромоторі мається плоский дротяний контур – ротор, поміщений між двома магнітами. Коли по ротору проходить струм, сили електромагнітного поля ротора і магнітних полів магнітів змушують ротор обертатися. Коли ротор займає вертикальне положення, колектор змінює напрямок струму, що призводить до обігу напрямку магнітного поля, а значить, і сили, що діє на ротор. Ротор перевертається. Коли ротор робить повний оборот, цикл відновлюється. Електромотори використовуються в самих різних машинах, від пральних машин і фенів до іграшкових автомобілів і поїздів. Невеликі електромотори застосовуються в мікрохірургії та в космічній техніці. Так влаштований потужний електромотор – мікромотор “Тошиба” діаметр 0,8 мм (ліворуч). Електромагніт створює постійне магнітне поле. У магнітному полі обертається ротор.

Англійський фізик Майкл Фарадей (1791 – 1867) виявив, що при русі провідника в магнітному полі в провіднику виникає струм. Фарадей виявив появу струму, обертаючи диск поблизу магніту. Такий пристрій називається дисковим генератором. Генератор, або динамо-машина, – це пристрій, що перетворює енергію руху в електричну. Принцип її дії протилежний принципом дії електромотора.
На електростанціях енергію руху віддає пар, що обертає турбіни. Турбіни обертають стрижень генератора, при цьому дротяні контури обертаються між двома магнітами. В результаті виникає струм, який змінює напрямок після кожного півоберту. Такий струм називається змінним.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Електропідстанції