Elektromagnet gegen Permanentmagnet
Elektromagnete und Permanentmagnete sind zwei wichtige Themen in der elektromagnetischen Theorie. Dieser Artikel erklärt die Grundlagen von Magnetismus, Elektromagnet und Permanentmagnet und beschreibt die zwischen den beiden Magneten.
Was ist Elektromagnet?
Um Elektromagnete zu verstehen, muss man zuerst die Theorien hinter dem Magnetismus verstehen. Magnetismus tritt aufgrund elektrischer Ströme auf. Ein gerader stromführender Leiter übt eine Kraft senkrecht zum Strom auf einen anderen stromführenden Leiter aus, der parallel zum ersten Leiter angeordnet ist. Da diese Kraft senkrecht zum Ladungsfluss ist, kann dies keine elektrische Kraft sein. Dies wurde später als Magnetismus identifiziert.
Die Magnetkraft kann entweder anziehend oder abstoßend sein, aber immer gegenseitig. Ein Magnetfeld übt eine Kraft auf eine sich bewegende Ladung aus, stationäre Ladungen werden jedoch nicht beeinflusst. Ein Magnetfeld einer sich bewegenden Ladung ist immer senkrecht zur Geschwindigkeit. Die Kraft, die ein Magnetfeld auf eine sich bewegende Ladung ausübt, ist proportional zur Geschwindigkeit der Ladung und zur Richtung des Magnetfelds.
Ein Magnet hat zwei Pole. Sie sind als Nordpol und Südpol definiert. Die Magnetfeldlinien beginnen am Nordpol und enden am Südpol. Diese Feldlinien sind jedoch hypothetisch. Es ist zu beachten, dass Magnetpole nicht als Monopol existieren. Die Pole können nicht isoliert werden. Dies ist als Gaußsches Gesetz für Magnetismus bekannt. Ein Elektromagnet ist eine Komponente, die aus stromführenden Schleifen besteht. Diese Schleifen können jede Form haben, aber übliche Elektromagnete haben die Form von Magneten oder Ringen.
Was ist ein Permanentmagnet?
Da elektrischer Strom der einzige Weg ist, einen Magneten zu erzeugen, müssen Permanentmagnete aus Strömen bestehen. Jedes Atom hat Elektronen, die den Atomkern umkreisen, und diese Elektronen haben eine Eigenschaft, die als elektronischer Spin bezeichnet wird. Diese beiden Eigenschaften sind für den Magnetismus in Materialien verantwortlich. Materialien können entsprechend ihrer magnetischen Eigenschaften in mehrere Kategorien eingeteilt werden. Paramagnetische Materialien, diamagnetische Materialien und ferromagnetische Materialien sind nur einige davon. Es gibt auch einige weniger verbreitete Typen wie antiferromagnetische Materialien und ferrimagnetische Materialien. Diamagnetismus zeigt sich in Atomen mit nur gepaarten Elektronen. Der Gesamtspin dieser Atome ist Null. Die magnetischen Eigenschaften entstehen nur durch die Orbitalbewegung von Elektronen. Wenn ein diamagnetisches Material in ein externes Magnetfeld gebracht wird,es wird ein schwaches Magnetfeld antiparallel zum äußeren Feld erzeugt. Paramagnetische Materialien haben Atome mit ungepaarten Elektronen. Die elektronischen Spins dieser ungepaarten Elektronen wirken als kleine Magnete, die stärker sind als die Magnete, die durch die Bewegung der Elektronenbahn erzeugt werden. Wenn diese kleinen Magnete in ein externes Magnetfeld gebracht werden, richten sie sich mit dem Feld aus, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das parallel zum externen Feld ist. Ferromagnetische Materialien sind auch paramagnetische Materialien mit Zonen magnetischer Dipole in einer Richtung, noch bevor das externe Magnetfeld angelegt wird. Wenn das externe Feld angelegt wird, richten sich diese Magnetzonen parallel zum Feld aus, so dass das Feld stärker wird. Ferromagnetismus bleibt im Material, auch nachdem das äußere Feld entfernt wurde. Paramagnetismus und Diamagnetismus verschwinden jedoch, sobald das äußere Feld entfernt wird. Die Permanentmagnete bestehen aus solchen ferromagnetischen Materialien.
Was ist der Unterschied zwischen Elektromagneten und Permanentmagneten?
• Permanentmagnete sind auch Elektromagnete mit einem kontinuierlichen Stromfluss, wodurch jedes Atom zu einem Magneten wird.
• Der Elektromagnetismus verschwindet, sobald der externe Strom gestoppt wird, der Permanentmagnetismus bleibt jedoch bestehen.
