Ero kestomagneetin ja sähkömagneetin välillä

Sähkömagneetissa magneettikenttä syntyy sähkövirran kulkiessa käämissä ja pehmeä rautasydän vahvistaa kenttää. Kun virta katkaistaan, pehmeä rautasydän menettää magnetoitumansa.

Kestomagneetti valmistetaan ferromagneettisesta materiaalista, joka magneetoidaan voimakkaalla ulkoisella magneettikentällä. Käytetty kovamagnettinen materiaali säilyttää osan magnetoinnistaan myös sen jälkeen, kun ulkoinen magneettikenttä on poistettu.

Huomautus: Verkkokaupassamme on saatavilla ainoastaan kestomagneetteja, ei sähkömagneetteja.

Sisällysluettelo

Magneettikentät (B-kentät) yleisesti

Kaikki magneettikentät (B-kentät) syntyvät liikkuvien sähkövarausten eli sähkövirtojen vaikutuksesta. Jo yksittäinen liikkuva elektroni muodostaa B-kentän.

Sähkömagneetit

Johto, jossa kulkee sähkövirta (liikkuvia elektroneja), synnyttää ympärilleen magneettikentän. Magneettikentän voimakkuus riippuu virran voimakkuudesta ja johtimen muodosta. Jokainen virrallinen johto on periaatteessa sähkömagneetti.

Oranssi nuoli osoittaa teknisen virran suunnan. Se on historiallisista syistä päinvastainen kuin elektronien liikesuunta.

Käämit
Kun sähkövirran kulkema johdin taivutetaan ympyrän muotoon, syntyy magneettikenttä, jolla on navat (katso kuva). Ympyrävirta muodostaa siis magneetin, jolla on pohjois- ja etelänapa.

Tavallisissa sähkömagneeteissa johdin kierretään usein useampikerroksiseksi käämiksi, jota kutsutaan myös nimellä solenoidi.

Johdinkela, jossa on pohjois- ja etelänapa

Pehmeärautainen ydin (harmaa) kelalla (oranssi)

Pehmytrautaydin
Useimmiten sähkömagneeteissa kelan sisään asetetaan pehmytrautaydin, mikä vahvistaa magneettikenttää huomattavasti. Tämä johtuu siitä, että kelan magneettikenttä magnetisoi pehmytrautaytimen, eli tekee siitä lisämagneetin. Pehmytrautaydin menettää magnetoitumisen, kun virta katkaistaan. Tämä on toivottavaa, koska näin magneetin voi kytkeä päälle ja pois.

Pehmeä- ja kovamagnettinen rauta
Nimitys "pehmeä"-magnettinen johtuu siitä, että mekaanisesti pehmeä rauta menettää magnetoitumansa, kun taas hiilellä rikastettu, mekaanisesti kova rauta (teräs) säilyttää osan magnetoitumastaan. Tätä ilmiötä kutsutaan remanenssiksi. "Remanere" on latinaa ja tarkoittaa "jäädä jäljelle". Materiaalia, jolla on korkea remanenssi, kutsutaan "kovamagnettiseksi".

Sähkövirran läpi kulkevien solenoidien avulla magnetoidaan muuten kestomagneetit, kuten myös meidän supermagneettimme, jotka kaikki on valmistettu kovamagnettisista materiaaleista.

Kestomagneetit

Elektroni, jolla on spin: mikroskooppinen magneetti

Elektronien spinni
Myös kestomagneeteissa B-kentät syntyvät sähkövirtojen seurauksena. Nämä virrat eivät kuitenkaan ole makroskooppisia virtoja, joissa varatut hiukkaset liikkuvat yhteen suuntaan, vaan mikroskooppisia sähkövirtoja. Näitä mikroskooppisia virtoja syntyy ferromagnetismin tapauksessa, kun tietyt materiaalin elektronit pyörivät oman akselinsa ympäri (elektronien spinit). Elektronin spini voidaan ajatella mikroskooppisen pienenä virtasilmukkana.

Sähkö- ja kestomagneettien voimakkuus

Sähkömagneetin magneettikentän voimakkuus riippuu ytimen materiaalista, solenoidin kierrosten määrästä ja sähkövirran voimakkuudesta. Riittävän suurella virralla sähkömagneetti voi tuottaa huomattavasti voimakkaamman magneettikentän kuin kestomagneetti.