Een elektromagneet is een soort door de mens gemaakte magneet. Hoewel het is gemaakt van materialen die niet zelf magnetisch zijn, werkt het op het circuit, net als een natuurlijke magneet, behalve dat het kan worden in- en uitgeschakeld. Een elektromagneet is in wezen gewoon een batterij die is bevestigd aan een draadspiraal gewikkeld rond een metalen kern. Het meest gebruikte metaal hiervoor is ijzer.

De ontdekking van het elektromagnetisch effect

In 1820 deed de Deense natuurkundige Hans Christian Oersted een belangrijke ontdekking. Terwijl hij elektriciteitsexperimenten in zijn lab uitvoerde, ontdekte hij dat elektrische stromen in staat waren om een ​​kompasnaald af te buigen. Dit betekende op de een of andere manier dat de elektrische stroom een ​​magnetisch veld genereerde. Dit vermogen van elektrische stromen om magnetische velden te produceren resulteerde in veel technologische innovaties, waaronder de elektromagneet.

De bron van natuurlijk magnetisme

Alle materie is gemaakt van atomen. Alle atomen zijn gemaakt van protonen, neutronen en elektronen. De protonen en neutronen zijn samengebundeld in het midden van de atomen, met de elektronen eromheen. Omdat deze elektronen rond hun atomen draaien en rondgaan, produceren ze kleine magnetische velden, omdat bewegende elektronen elektrische stroom zijn.

Magnetische domeinen

In de meeste materialen zijn deze kleine magnetische velden, 'domeinen' genaamd, wijs op elke gewenste manier en neutraliseer elkaars effecten. In sommige materialen, zoals magnetiet, liggen deze domeinen op een natuurlijke lijn en werken ze in plaats daarvan met elkaar. Dit maakt het hele object een grote magneet, met een groot magnetisch veld. Andere materialen kunnen worden gemagnetiseerd. Wanneer een extern magnetisch veld op hen wordt toegepast, liggen hun magnetische domeinen op één lijn en kunnen ze soms in een rij worden geplaatst, zelfs wanneer het externe veld wordt verwijderd. IJzer is een van deze stoffen.

Relatieve permeabiliteit

Elk materiaal reageert anders op magnetische velden. Een maatstaf voor deze respons is de 'relatieve permeabiliteit' van een object. Dit getal is de verhouding tussen het magnetische veld dat in een object wordt geïnduceerd en het magnetische veld dat op het object wordt toegepast. Hoe hoger deze verhouding, hoe meer magnetiseerbaar een stof is. Als een stof niet-magnetisch is, is de relatieve permeabiliteit 1. Dit betekent dat het magnetische veld in de substantie precies hetzelfde is als het veld dat erop is aangebracht: de substantie voegt geen eigen magnetisch veld toe. Hoe hoger de doorlaatbaarheid, hoe krachtiger het veld in de substantie wordt vergeleken met het toegepaste veld.

Iron

De relatieve doorlaatbaarheid van ijzer kan oplopen tot 200.000 als het puur is genoeg. Dit is honderden of zelfs duizenden keren hoger dan de meeste andere metalen, hoewel gespecialiseerde, wetenschappelijk gemaakte legeringen een hogere permeabiliteit hebben. Dit is de reden waarom ijzer bijna altijd wordt gebruikt voor elektromagneetkernen. Wanneer de stroom in de draad zijn magnetisch veld opwekt, induceert het ook een veld in het strijkijzer, waardoor het magnetische veld van de draad duizenden malen sterker wordt.