Hvorfor er jern den bedste kerne for en elektromagnet?

En elektromagnet er en slags menneskeskabte magnet. Selvom det er lavet af materialer, der ikke er magnetiske selv, når strømmen påføres til kredsløbet, virker det som en naturlig magnet, medmindre den kan tændes og slukkes. En elektromagnet er i det væsentlige blot et batteri, der er fastgjort til en spolebånd omviklet rundt om en metalkerne. Det metal, der oftest bruges til dette, er jern.

Opdagelsen af ​​den elektromagnetiske effekt

I 1820 lavede den danske fysiker Hans Christian Oersted en vigtig opdagelse. Mens han ledede elforsøg i sit laboratorium, opdagede han, at elektriske strømme var i stand til at afbøje en kompassnål. Dette betød på en eller anden måde, at den elektriske strøm genererede et magnetfelt. Denne evne til elektriske strømme til at producere magnetiske felter resulterede i mange teknologiske innovationer, herunder elektromagneten.

Den naturlige magnetismens kilde

Alt stof er lavet af atomer. Alle atomer er lavet af protoner, neutroner og elektroner. Protonerne og neutronerne er samlet sammen i atomernes centrum, med de elektroner der omgiver dem. Da disse elektroner spinder og bevæger sig rundt om deres atomer, producerer de små magnetfelter, fordi bevægende elektroner er elektrisk strøm.

Magnetiske domæner

I de fleste materialer er disse små magnetfelter kaldet "domæner" peg på hvilken vej og annuller hinandens effekter. I nogle materialer, som magnetit, retter disse domæner sig naturligvis op og arbejder i stedet. Dette gør hele objektet en stor magnet, med et stort magnetfelt. Andre materialer kan magnetiseres. Når et eksternt magnetfelt påføres dem, stiger deres magnetiske domæner op, og de kan nogle gange holde dem lined up selv når det eksterne felt er fjernet. Jern er et af disse stoffer.

Relativ permeabilitet

Hvert materiale reagerer på magnetfelter anderledes. Et mål for dette svar er et objekts "relative permeabilitet." Dette tal er forholdet mellem magnetfeltet induceret i en genstand til magnetfeltet, der påføres objektet. Jo højere dette forhold er, desto mere magnetiserbare er et stof. Hvis et stof ikke er magnetisk, er den relative permeabilitet 1. Dette betyder, at magnetfeltet inde i stoffet er det samme som det anvendte felt: stoffet tilføjer ikke noget magnetisk felt alene. Jo højere permeabilitet desto kraftigere er feltet inde i stoffet sammenlignet med det anvendte felt.

Jernbanen

Jernens relative permeabilitet kan være så høj som 200.000, hvis den er ren nok. Dette er hundreder eller endda tusinder gange højere end de fleste andre metaller, selvom specialiserede videnskabeligt fremstillede legeringer har højere permeabilitet. Derfor bruges jern næsten altid til elektromagnetiske kerner. Når strømmen i ledningen genererer sit magnetfelt, frembringer det også et felt i jernet, hvilket gør kabels magnetfelt tusindvis af gange stærkere.