Elektromagneet versus permanente magneet
Elektromagneten en permanente magneten zijn twee belangrijke onderwerpen in de elektromagnetische theorie. Dit artikel legt de fundamenten van magnetisme, elektromagneet en permanente magneet uit en beschrijft de tussen de twee magneten.
Wat is een elektromagneet?
Om elektromagneten te begrijpen, moet men eerst de theorieën achter magnetisme begrijpen. Magnetisme treedt op als gevolg van elektrische stromen. Een rechte stroomvoerende geleider oefent een kracht uit, loodrecht op de stroom, op een andere stroomvoerende geleider die evenwijdig aan de eerste geleider is geplaatst. Aangezien deze kracht loodrecht op de ladingsstroom staat, kan dit geen elektrische kracht zijn. Dit werd later geïdentificeerd als magnetisme.
De magnetische kracht kan zowel aantrekkelijk als afstotend zijn, maar altijd wederzijds. Een magnetisch veld oefent kracht uit op bewegende ladingen, maar stationaire ladingen worden niet beïnvloed. Een magnetisch veld van een bewegende lading staat altijd loodrecht op de snelheid. De kracht op een bewegende lading door een magnetisch veld is evenredig met de snelheid van de lading en de richting van het magnetische veld.
Een magneet heeft twee polen. Ze worden gedefinieerd als Noordpool en Zuidpool. De magnetische veldlijnen beginnen op de Noordpool en eindigen op de Zuidpool. Deze veldlijnen zijn echter hypothetisch. Opgemerkt moet worden dat magnetische polen niet bestaan als een monopool. De palen kunnen niet worden geïsoleerd. Dit staat bekend als de wet van Gauss voor magnetisme. Een elektromagneet is een onderdeel dat bestaat uit stroomvoerende lussen. Deze lussen kunnen elke vorm hebben, maar gewone elektromagneten hebben de vorm van solenoïden of ringen.
Wat is een permanente magneet?
Omdat elektrische stroom de enige manier is om een magneet te maken, moeten permanente magneten uit stromen bestaan. Elk atoom heeft elektronen die in een baan om de kern van het atoom draaien, en deze elektronen hebben een eigenschap die de elektronische spin wordt genoemd. Deze twee eigenschappen zijn verantwoordelijk voor het magnetisme in materialen. Materialen kunnen worden gegroepeerd in verschillende categorieën op basis van hun magnetische eigenschappen. Paramagnetische materialen, diamagnetische materialen en ferromagnetische materialen zijn om er maar een paar te noemen. Er zijn ook enkele minder voorkomende soorten, zoals anti-ferromagnetische materialen en ferrimagnetische materialen. Diamagnetisme wordt getoond in atomen met alleen gepaarde elektronen. De totale spin van deze atomen is nul. De magnetische eigenschappen ontstaan alleen door de orbitale beweging van elektronen. Wanneer een diamagnetisch materiaal in een extern magnetisch veld wordt geplaatst,het zal een zwak magnetisch veld produceren dat antiparallel is aan het externe veld. Paramagnetische materialen hebben atomen met ongepaarde elektronen. De elektronische spins van deze ongepaarde elektronen werken als kleine magneten, die sterker zijn dan de magneten die worden gecreëerd door de elektronenbaanbeweging. Wanneer ze in een extern magnetisch veld worden geplaatst, zijn deze kleine magneten uitgelijnd met het veld om een magnetisch veld te produceren dat evenwijdig is aan het externe veld. Ferromagnetische materialen zijn ook paramagnetische materialen met zones van magnetische dipolen in één richting, zelfs voordat het externe magnetische veld wordt aangelegd. Wanneer het externe veld wordt aangelegd, zullen deze magnetische zones zichzelf parallel aan het veld uitlijnen, zodat ze het veld sterker maken. Ferromagnetisme blijft in het materiaal achter, zelfs nadat het externe veld is verwijderd,maar paramagnetisme en diamagnetisme verdwijnen zodra het externe veld wordt verwijderd. De permanente magneten zijn gemaakt van dergelijke ferromagnetische materialen.
Wat is het verschil tussen elektromagneten en permanente magneten?
• Permanente magneten zijn ook elektromagneten met een continue stroom, waardoor elk atoom een magneet is.
• Elektromagnetisme verdwijnt zodra de externe stroom is gestopt, maar het permanente magnetisme blijft bestaan.
