Co to są siły magnetyczne?

Siły magnetyczne działają na obiekty magnetyczne lub naładowane cząstki poruszające się w polu magnetycznym. Wpływają na nie siła pola magnetycznego, całkowity ładunek cząstki oraz jej prędkość i kierunek. Magnesy trwałe mają wyrównane struktury molekularne podczas formowania, aby przyciągały określone rodzaje metali. Siły magnetyczne są wykorzystywane, gdy elektryczność jest przekształcana w obrót mechaniczny i odwrotnie.

Medium, przez które przenoszone są siły magnetyczne, jest pole magnetyczne. Pole magnetyczne jest wytwarzane za pomocą magnesu stałego lub prądu elektrycznego. Ponieważ prąd elektryczny jest strumieniem ruchomych nośników ładunku, takich jak elektrony, można go analizować, biorąc pod uwagę tylko jedną cząsteczkę. Zatem pojedynczy elektron poruszający się w przestrzeni wytworzy pole magnetyczne.

Jednym z powszechnych zastosowań sił magnetycznych jest magnes chłodzący, który jest magnesem stałym. Stałe magnesy są wytwarzane podczas działania silnego pola magnetycznego. W tym procesie ich wewnętrzne struktury krystaliczne są wyrównane tak, że pozostają namagnesowane. Magnes stały przyciągnie materiały ferromagnetyczne, takie jak żelazo. Ferromagnetyzm to tylko jedno źródło sił magnetycznych, ale jest ono powszechnie kojarzone z magnetyzmem w codziennych sytuacjach.

Magnesy trwałe wywierają również siły magnetyczne na inne magnesy. To wtedy bieguny magnesów stają się ważne. W przeciwieństwie do linii pola elektrycznego, linie pola magnetycznego zawsze krążą wokół i tworzą zamkniętą pętlę. Innymi słowy, magnesy zawsze mają dwa odrębne bieguny, tradycyjnie zwane biegunem północnym i południowym. Te same bieguny dwóch różnych magnesów odpychają się, podczas gdy przeciwne bieguny przyciągają.

Inna sytuacja, w której powstają siły magnetyczne, obejmuje dwa sąsiadujące ze sobą prądy elektryczne przemieszczające się pod kątem prostym do siebie. Prądy te wytwarzają własne pola magnetyczne, ale będą w różnych orientacjach, prowadząc do sił między tymi dwoma prądami. Im więcej prądu, tym silniejsze będą siły.

Interakcja między magnesami a prądem elektrycznym jest podstawą zarówno generatora elektrycznego, jak i silnika elektrycznego. W przypadku generatora ruch mechaniczny wytwarzany przez elektrownię lub silnik obraca element z magnesami. Zmieniające się pole magnetyczne indukuje prąd elektryczny w drugiej części generatora. Gdy urządzenie jest używane jako silnik, dostarczany jest prąd elektryczny. Te same siły magnetyczne wytwarzają mechaniczny moment obrotowy, który obraca drugą stronę silnika.