Постійні магніти і електромагніти

Використання властивостей магнітів дуже широко. Їх можна зустріти в багатьох електротехнічних, механічних та інших пристроях. Але чи багатьом відомо, як магніти влаштовані і за яким принципом вони працюють? У даній статті ми постараємося розібратися з цим і з’ясувати, як і чому магніти мають подібні властивості.

Для початку слід врахувати, що в основі дії будь-якого магніту (постійного або електромагніту) лежить одне і той же явище. Воно полягає у взаємодії магнітних полів, які оточують сам магніт (тіло, що володіє магнітними властивостями). А звідки береться магнітне поле у ​​магніту? Для відповіді давайте згадаємо фізику. Магнітне поле – це особливий вид матерії, яка виникає навколо заряджених частинок. Як Ви повинні пам’ятати, будь-яке тіло складається з атомів і молекул (складна структура з атомів). У будь-якого атома є ядро, навколо якого обертаються електрони.

Електрон являє собою негативну електрично заряджену частинку. Оскільки електрон завжди знаходиться в русі, то і навколо нього завжди існує магнітне поле. Але чому тоді всі тіла не виявляють магнітних властивостей? А тому що атоми, перебуваючи в неоднакове розташування, компенсують (врівноважують) магнітні поля один одного. Але деякі речовини (ферромагнетики), все ж, здатні при впливі на них інтенсивного магнітного імпульсу розгорнути свою внутрішню структуру таким чином, що магнітні поля наявних в ньому частинок повертаються в одну й ту ж саму сторону. Це сприяє підсумовування всіх магнітних полів і появі зовнішнього посиленого магнітного поля. Таким чином, з’являється постійний магніт. Але ця властивість у магніту не завжди.

При певних умовах наявна односпрямованість частинок постійного магніту може бути порушена. Наприклад, якщо постійний магніт піддати високій температурі, сильних ударів, перемагнічуванням змінним струмом то його магнітні поля частинок змінять свою структуру і знову тіло повернеться в першорядне стан (навколо нього вже не буде магнітного поля).

У постійного магніту є свої недоліки: відносно слабка сила магнітного поля, відсутність можливості управляти, як самою силою магнітного поля, так і його станами прояви (коли потрібно він магнітить, а коли не потрібно, він не магнітить). Даних недоліків позбавлений електромагніти. Давайте тепер перейдемо до них.

Електромагніти – це електротехнічні пристрої, які при пропущенні через них струму здатні виявляти магнітні властивості. В основі пристрою будь-якого електромагніту лежить проста електрична котушка, яка намотана на сталевий сердечник. Як відомо, при подачі на котушку напруги в ній виникає електричний струм (з’являється потік рухомих впорядковано електронів). А як ми з’ясували вище, будь-яка рухається електрично заряджена частинка здатна навколо себе мати магнітне поле. Значить, при проходженні електричного струму по котушки навколо неї виникає магнітне поле.

Для посилення магнітного поля котушки електромагніту у всередину неї встановлюється сталевий сердечник. При появі магнітного поля в котушки воно сприяє зміні внутрішньої структури стали (повертаючи внутрішні частки в одному напрямку, подібно до процесу з постійним магнітом при його намагнічуванні).

В результаті магнітні поля самої котушки підсумовуються з магнітними полями сталевого сердечника, що підсилює дію електромагніта приблизно в тисячу разів. При відключенні харчування від електромагніту котушка перестає магнітитися, в результаті чого в сталевому сердечнику (в силу своїх властивостей) структура частинок знову змінюється на первинну, що веде до повного його розмагнічування. Силу магнітного поля електромагніту можна легко регулювати шляхом зміни сили струму, який протікає по котушки електромагніту.

Посилання на основну публікацію