Sähkömagneetti
Sähkömagneetit ovat tilapäisiä ja keinotekoisia magneetteja, jotka ovat magneettisia vain silloin, kun niiden läpi kulkee sähköä sisältävä johtokela. Lankakäämiä kutsutaan solenoidiksi. Magneetin voimakkuus on verrannollinen piirissä kulkevaan virtaan. Johdossa kulkevaa sähköä kutsutaan virraksi. Virta on elektronien, negatiivisesti varattujen hiukkasten, virtausta. Sähkömagneetteja käytetään moniin eri tarkoituksiin. Yksinkertaisessa esimerkissä sähkömagneetti voi poimia rauta-, nikkeli- ja kobolttipaloja.
Sähkömagneettien voimakkuutta voidaan lisätä lisäämällä kuparilangan käämejä tai lisäämällä käämien läpi rautasydän (esimerkiksi naula). Myös virtaa voidaan lisätä magneettisuuden vahvistamiseksi. Brittiläinen sähkömies William Sturgeon keksi sähkömagneetin vuonna 1825.
Sähkömagneetti on hyödyllinen, koska se voidaan kytkeä päälle ja pois päältä helposti (sähkövirran avulla), kun taas kestomagneettia ei voi kytkeä pois päältä, vaan se vaikuttaa edelleen välittömään ympäristöönsä.
Eri seokset toimivat eri tavoin. Rauta lakkaa olemasta sähkömagneetti hyvin nopeasti, mutta teräksen kuluminen vie aikaa. Sähkömagneetin valmistamiseksi kuparilanka kierretään rautatangon ympärille. Langan molemmat päät liitetään pariston + (positiivinen) ja - (negatiivinen) puolelle.
Sähkömagneetteja käytetään arkipäiväisissä esineissä, kuten murtohälyttimissä, sähköisissä releissä ja palokelloissa. Sähkömoottorit ovat periaatteessa sähkömagneetteja. Niiden kyky muuttua ei-magneettisesta tilasta magneettiseksi vain johtamalla sähkövirta sen läpi mahdollistaa sen käytön monissa eri kohteissa. Tätä kykyä käytetään releissä.
Sähkömagneetteja voidaan käyttää myös sähkön tuottamiseen. Kun magneettia liikutetaan edestakaisin sähkömagneetin edessä, syntyy sähkövirta.
Sähkömagneetti vetää paperiliittimiä puoleensa, kun siihen kytketään virtaa ja se luo magneettikentän, ja menettää ne, kun virta ja magneettikenttä poistetaan.
Kun virta kulkee johtimen läpi, se muodostaa johtimen ympärille magneettikentän. Yleensä tämä kenttä on hyvin heikko, joten yksittäinen johdin ei muodosta riittävän voimakasta magneettikenttää metalliesineiden havaitsemiseen. Tässä kuvassa "I" on virta ja "B" on magneettikenttä.
Miksi sähkömagneetit toimivat
Sähkömagneetit toimivat, koska kun sähkö virtaa johtimen läpi, se muodostaa magneettikentän johtimen ympärille. Magneettikentän suunta saadaan selville käyttämällä oikean käden sääntöä. Tämä tarkoittaa sitä, että jos henkilö osoittaa oikean kätensä peukalollaan virran suuntaan, magneettikenttä kiertää johtoa samalla tavalla kuin hänen sormensa kietoutuvat johdon ympärille.
Yksittäisen johdon muodostama magneettikenttä ei yleensä ole kovin voimakas. Sähkömagneetin valmistamiseksi lanka kiedotaan yleensä moniin silmukoihin, jotta kunkin langanpätkän kentät yhdistyvät yhdeksi vahvemmaksi magneettikentäksi.
Kysymyksiä ja vastauksia
Kysymys: Mikä on sähkömagneetti?
V: Sähkömagneetti on väliaikainen ja keinotekoinen magneetti, joka on magneettinen vain silloin, kun sen läpi kulkee sähköä sisältävä johtokela. Lankakäämiä kutsutaan solenoidiksi.
K: Miten sähkömagneetin voimakkuus vaihtelee?
V: Magneetin voimakkuus on verrannollinen virtapiirissä kulkevaan virtaan, joten virran lisääminen tekee magneetista voimakkaamman.
K: Mitkä hiukkaset ovat vastuussa sähkön synnystä?
V: Johdossa kulkeva sähkö koostuu negatiivisesti varautuneista hiukkasista, joita kutsutaan elektroneiksi.
K: Kuka keksi sähkömagneetin?
V: Brittiläinen sähkömies William Sturgeon keksi sähkömagneetin vuonna 1825.
K: Mikä tekee sähkömagneetista hyödyllisen verrattuna kestomagneetteihin?
V: Sähkömagneetti on hyödyllinen, koska se voidaan kytkeä päälle ja pois päältä helposti (sähkövirran avulla), kun taas kestomagneettia ei voi kytkeä pois päältä, vaan se vaikuttaa edelleen välittömään ympäristöönsä.
K: Miten sähkömagneetti valmistetaan?
V: Sähkömagneetin valmistamiseksi kuparilanka kierretään rautatangon ympärille. Langan molemmat päät liitetään pariston + (positiivinen) ja - (negatiivinen) puolelle.
K: Miten eri seokset reagoivat eri tavoin, kun ne altistuvat sähkömagneettisille kentille?
V: Rauta lakkaa olemasta sähkömagneetti hyvin nopeasti, mutta teräksen kuluminen vie aikaa.
