Sự khác biệt giữa nam châm điện và nam châm vĩnh cửu

Nam châm điện và nam châm vĩnh cửu
 

Nam châm điện và nam châm vĩnh cửu là hai chủ đề quan trọng trong lý thuyết điện từ. Bài viết này sẽ giải thích các nguyên tắc cơ bản của từ tính, nam châm điện và nam châm vĩnh cửu và mô tả giữa hai nam châm.

Nam châm điện là gì?

Để hiểu nam châm điện, trước tiên người ta phải hiểu các lý thuyết đằng sau từ tính. Từ tính xảy ra do dòng điện. Một dây dẫn mang dòng điện thẳng tác dụng một lực, bình thường đối với dòng điện, trên một dây dẫn mang dòng khác đặt song song với dây dẫn thứ nhất. Vì lực này vuông góc với dòng điện tích, đây không thể là lực điện. Điều này sau đó được xác định là từ tính.

Các lực từ có thể hấp dẫn hoặc phản cảm nhưng luôn luôn tương hỗ. Từ trường tác dụng lực lên bất kỳ điện tích chuyển động nào, nhưng điện tích đứng yên không bị ảnh hưởng. Một từ trường của một điện tích chuyển động luôn vuông góc với vận tốc. Lực tác dụng lên một điện tích chuyển động của từ trường tỷ lệ thuận với vận tốc của điện tích và hướng của từ trường.

Một nam châm có hai cực. Chúng được định nghĩa là Bắc Cực và Nam Cực. Các đường sức từ bắt đầu ở Bắc Cực và kết thúc ở Nam Cực. Tuy nhiên, những dòng trường này là giả thuyết. Cần lưu ý rằng các cực từ không tồn tại như một đơn cực. Các cực không thể được cô lập. Điều này được gọi là định luật Gauss cho từ tính. Một nam châm điện là một thành phần được tạo thành từ các vòng mang hiện tại. Các vòng này có thể có hình dạng bất kỳ, nhưng nam châm điện thông thường có hình dạng của solenoids hoặc vòng.

Nam châm vĩnh cửu là gì?

Vì dòng điện là cách duy nhất để tạo ra nam châm, nam châm vĩnh cửu phải bao gồm dòng điện. Mọi nguyên tử đều có các electron quay quanh hạt nhân của nguyên tử và những electron này có một tính chất gọi là spin điện tử. Hai tính chất này chịu trách nhiệm cho từ tính trong vật liệu. Vật liệu có thể được nhóm thành một số loại theo tính chất từ ​​của chúng. Vật liệu từ tính, vật liệu từ tính và vật liệu sắt từ là một vài cái tên. Ngoài ra còn có một số loại ít phổ biến hơn như vật liệu chống sắt từ và vật liệu sắt từ. Diamagnetism được thể hiện trong các nguyên tử chỉ có các electron ghép đôi. Tổng số spin của các nguyên tử này bằng không. Các tính chất từ ​​chỉ phát sinh do chuyển động quỹ đạo của các electron. Khi một vật liệu từ tính được đặt trong một từ trường bên ngoài, nó sẽ tạo ra một từ trường yếu chống song song với từ trường bên ngoài. Vật liệu từ tính có các nguyên tử với các electron chưa ghép cặp. Các spin điện tử của các electron chưa ghép cặp này hoạt động như các nam châm nhỏ, mạnh hơn các nam châm được tạo ra bởi chuyển động quỹ đạo của electron. Khi được đặt trong một từ trường bên ngoài, các nam châm nhỏ này thẳng hàng với từ trường để tạo ra một từ trường, song song với từ trường bên ngoài. Vật liệu sắt từ cũng là vật liệu thuận từ với các vùng lưỡng cực từ theo một hướng ngay cả trước khi từ trường bên ngoài được áp dụng. Khi trường bên ngoài được áp dụng, các vùng từ tính này sẽ tự sắp xếp song song với trường để chúng làm cho trường mạnh hơn. Ferromagnetism được để lại trong vật liệu ngay cả sau khi loại bỏ trường bên ngoài, nhưng chủ nghĩa paramagnetism và diamagnetism biến mất ngay sau khi trường bên ngoài bị loại bỏ. Các nam châm vĩnh cửu được tạo thành từ các vật liệu sắt từ như vậy.