Ηλεκτρομαγνήτες
Οι ηλεκτρομαγνήτες είναι προσωρινοί και τεχνητοί μαγνήτες.Είναι μαγνήτες που είναι μαγνητικοί μόνο όταν υπάρχει ένα πηνίο σύρματος με ηλεκτρική ενέργεια που το διατρέχει. Το πηνίο του σύρματος ονομάζεται σωληνοειδές. Η ισχύς του μαγνήτη είναι ανάλογη του ρεύματος που ρέει στο κύκλωμα. Ο ηλεκτρισμός που διαρρέει το σύρμα ονομάζεται ρεύμα. Το ρεύμα είναι η ροή ηλεκτρονίων, τα οποία είναι αρνητικά φορτισμένα σωματίδια. Οι ηλεκτρομαγνήτες χρησιμοποιούνται για διάφορους σκοπούς. Σε ένα απλό παράδειγμα, ένας ηλεκτρομαγνήτης μπορεί να σηκώσει κομμάτια σιδήρου, νικελίου και κοβαλτίου.
Οι ηλεκτρομαγνήτες μπορούν να γίνουν ισχυρότεροι προσθέτοντας περισσότερες σπείρες στο χάλκινο σύρμα ή προσθέτοντας έναν πυρήνα σιδήρου μέσω των σπειρών (π.χ. ένα καρφί). Το ρεύμα μπορεί επίσης να αυξηθεί για να γίνει ισχυρότερος ο μαγνητισμός. Ο Βρετανός ηλεκτρολόγος William Sturgeon εφηύρε τον ηλεκτρομαγνήτη το 1825.
Ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι χρήσιμος επειδή μπορεί να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί εύκολα (χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα), ενώ ένας μόνιμος μαγνήτης δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί και θα συνεχίσει να επηρεάζει το άμεσο περιβάλλον του.
Τα διάφορα κράματα δρουν διαφορετικά. Ο σίδηρος παύει να είναι ηλεκτρομαγνήτης πολύ γρήγορα, αλλά ο χάλυβας χρειάζεται χρόνο για να φθαρεί. Για την κατασκευή ενός ηλεκτρομαγνήτη, το χάλκινο σύρμα τυλίγεται γύρω από μια σιδερένια ράβδο. Τα δύο άκρα του σύρματος συνδέονται με τη + (θετική) και τη - (αρνητική) πλευρά της μπαταρίας.
Οι ηλεκτρομαγνήτες χρησιμοποιούνται σε αντικείμενα καθημερινής χρήσης, όπως οι συναγερμοί διάρρηξης, οι ηλεκτρικοί ηλεκτρονόμοι και τα κουδούνια πυρκαγιάς. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες είναι βασικά ηλεκτρομαγνήτες. Η ικανότητά τους να αλλάζουν από την κατάσταση του μη μαγνητικού σε μαγνητικό απλά και μόνο με τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος από μέσα τους επιτρέπει τη χρήση τους σε πολλά διαφορετικά αντικείμενα. Αυτή η ικανότητα χρησιμοποιείται στους ηλεκτρονόμους.
Οι ηλεκτρομαγνήτες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Η κίνηση ενός μαγνήτη μπρος-πίσω μπροστά από τον ηλεκτρομαγνήτη θα προκαλέσει ηλεκτρικό ρεύμα.
Ο ηλεκτρομαγνήτης προσελκύει συνδετήρες όταν εφαρμόζεται ρεύμα δημιουργώντας μαγνητικό πεδίο, τους χάνει όταν το ρεύμα και το μαγνητικό πεδίο αφαιρούνται
Όταν το ρεύμα διαρρέει ένα καλώδιο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από το καλώδιο. Συνήθως αυτό το πεδίο είναι πολύ ασθενές, οπότε ένα απλό καλώδιο δεν δημιουργεί μαγνητικό πεδίο αρκετά ισχυρό ώστε να μπορεί να πιάσει μεταλλικά αντικείμενα. Σε αυτή την εικόνα το "Ι" είναι το ρεύμα και το "Β" είναι το μαγνητικό πεδίο.
Γιατί λειτουργούν οι ηλεκτρομαγνήτες
Οι ηλεκτρομαγνήτες λειτουργούν επειδή όταν ο ηλεκτρισμός ρέει μέσα από ένα σύρμα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από το σύρμα. Η κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τον κανόνα του δεξιού χεριού. Αυτό σημαίνει ότι αν ένα άτομο στρέψει τον αντίχειρα του δεξιού του χεριού προς την κατεύθυνση του ρεύματος, το μαγνητικό πεδίο θα περάσει γύρω από το καλώδιο με τον ίδιο τρόπο που τα δάχτυλά του θα τυλίγονται γύρω από το καλώδιο.
Το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από ένα απλό καλώδιο δεν είναι συνήθως πολύ ισχυρό. Για την κατασκευή ενός ηλεκτρομαγνήτη συνήθως το σύρμα τυλίγεται σε πολλούς βρόχους ώστε τα πεδία κάθε κομματιού σύρματος να αθροίζονται σε ένα ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Τι είναι ο ηλεκτρομαγνήτης;
A: Ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι ένας προσωρινός και τεχνητός μαγνήτης που είναι μαγνητικός μόνο όταν υπάρχει ένα πηνίο σύρματος με ηλεκτρικό ρεύμα που το διατρέχει. Το πηνίο του σύρματος ονομάζεται σωληνοειδές.
Ερ: Πώς μεταβάλλεται η ισχύς ενός ηλεκτρομαγνήτη;
Α: Η ισχύς του μαγνήτη είναι ανάλογη με το ρεύμα που ρέει στο κύκλωμα, οπότε η αύξηση του ρεύματος θα κάνει τον μαγνητισμό ισχυρότερο.
Ερ: Ποια σωματίδια είναι υπεύθυνα για τη δημιουργία ηλεκτρισμού;
Α: Ο ηλεκτρισμός που διαρρέει ένα καλώδιο αποτελείται από αρνητικά φορτισμένα σωματίδια που ονομάζονται ηλεκτρόνια.
Ερ: Ποιος εφηύρε τον ηλεκτρομαγνήτη;
Α: Ο Βρετανός ηλεκτρολόγος William Sturgeon εφηύρε τον ηλεκτρομαγνήτη το 1825.
Ερ: Τι κάνει έναν ηλεκτρομαγνήτη χρήσιμο σε σύγκριση με τους μόνιμους μαγνήτες;
Α: Ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι χρήσιμος επειδή μπορεί να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί εύκολα (χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα), ενώ ένας μόνιμος μαγνήτης δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί και θα συνεχίσει να επηρεάζει το άμεσο περιβάλλον του.
Ερ: Πώς κατασκευάζεται ένας ηλεκτρομαγνήτης;
Α: Για την κατασκευή ενός ηλεκτρομαγνήτη, ένα χάλκινο σύρμα τυλίγεται γύρω από μια σιδερένια ράβδο. Τα δύο άκρα του σύρματος συνδέονται με τη + (θετική) και τη - (αρνητική) πλευρά της μπαταρίας.
Ερ: Πώς αντιδρούν διαφορετικά τα διάφορα κράματα όταν εκτίθενται σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία;
Α: Ο σίδηρος παύει να είναι ηλεκτρομαγνήτης πολύ γρήγορα, αλλά ο χάλυβας χρειάζεται χρόνο για να φθαρεί.
