Innehåll
Alla möjliga sätt att skapa en permanent magnet listas i Joseph Henrys student anteckningsbok, som förvaras vid Princeton University. Henry, amerikansk fysiker från 1700-talet, är känd - tillsammans med Michael Faraday - som far till elektroteknik, så det är ingen överraskning att en av metoderna han beskriver använder elektricitet. Det visar sig att om du har rätt typ av metallstav och tillräckligt med elektrisk kraft kan elektromagnetisk induktion förvandla stången till en stark permanentmagnet. Hur stark? Definitivt starkare än en kylmagnet.
Vad är magnetism?
Magnetism och elektricitet är inte bara släkt, de är två sidor av samma mynt, och det var fenomenet elektromagnetisk induktans, upptäckt oberoende av Henry och Faraday, som ledde till detta insikt. Elektroner har snurr, vilket ger varje atom ett litet magnetfält. Det är möjligt att inducera elektronerna i vissa metaller att snurra i samma riktning, och det ger metallens magnetiska egenskaper. Listan över metaller som gör detta är inte lång, men järn är en av dem och eftersom stål är tillverkat av järn kan det också magnetiseras.
Sätt att göra en magnet
Bland de metoder Henry nämner för att förvandla en vanlig järn- eller stålstav till en magnet är:
Slutresultatet av varje metod är att få elektronerna i stången att snurra i samma riktning. Eftersom el är tillverkad av elektroner är det ett bra antagande att den sista metoden är den mest effektiva.
Gör din egen magnet
Du behöver en stång av stål, järn eller annat material som kan magnetiseras. (Tips: Det finns inte många andra val.) En 10d eller större stålspik är perfekt. Om du inte är säker på att det är stål, använd en liten magnet för att testa det. Du behöver också en fot eller två av isolerad koppartråd och en strömkälla, till exempel ett D-cellbatteri eller en lågspänningstransformator som du kan ansluta till ett uttag. Om du väljer en transformator, se till att den har terminaler som du kan ansluta ledningar till.
För att magnetisera spiken, dra in tråden runt den och bilda så många spolar som du kan. Det är bra att överlappa tråden ovanpå spolarna som du redan har lindat. Styrkan hos det induktiva fältet - och din magnet - ökar när du ökar antalet spolar, så var generös. Låt kablarna vara fria och ta bort en tum isolering så att du kan ansluta dem till strömkällan.
Anslut ledningarna till strömkällan och slå på strömmen. Låt strömmen vara på en minut eller så och stäng sedan av den. Testa spiken genom att hålla den över några järnfilningar. Den ska nu magnetiseras och locka till sig filmarna, även när strömmen är av.
Öka styrkan
Du kan öka styrkan hos magneten genom att öka antalet spolar. Om du till exempel fördubblar antalet spolar fördubblar du det induktiva fältets styrka. Men när du ökar trådlängden för att göra detta ökar du det elektriska motståndet, vilket sänker mängden ström som strömmar genom tråden. Eftersom strömmen, som är rörelsen hos elektroner, skapar fältet, sjunker den induktiva kraften. Förskjut denna strömförlust genom att öka spänningen, antingen genom att ändra inställningen på transformatorn eller genom att använda ett större batteri.