En elektromagnet är en typ av konstgjord magnet. Även om den är gjord av material som inte är magnetiska, när strömmen appliceras på sin krets fungerar den som en naturlig magnet, förutom att den kan slås på och av. En elektromagnet är i huvudsak bara ett batteri kopplat till en trådspole omslagen runt en metallkärna. Den vanligaste metallen för detta är järn.

Upptäckten av den elektromagnetiska effekten

År 1820 gjorde den danska fysikern Hans Christian Oersted en viktig upptäckt. Samtidigt som han utförde elförsök i sitt laboratorium upptäckte han att elektriska strömmar kunde avleda en kompassnål. Detta innebar på något sätt att den elektriska strömmen genererade ett magnetfält. Denna förmåga av elektriska strömmar att producera magnetfält resulterade i många tekniska innovationer, inklusive elektromagneten.

Källan för naturlig magnetism

All materia är gjord av atomer. Alla atomer är gjorda av protoner, neutroner och elektroner. Protonerna och neutronerna är sammanfogade i mitten av atomerna, med elektronerna som omger dem. Eftersom dessa elektroner roterar och rör sig runt sina atomer producerar de små magnetfält, eftersom rörliga elektroner är elektrisk ström.

Magnetiska domäner

I de flesta material används dessa små magnetfält, som kallas "domäner" peka på vilket sätt och avbryta varandras effekter. I vissa material, som magnetit, ställer domänerna naturligtvis upp och arbetar i stället i stället. Detta gör hela objektet en stor magnet, med ett stort magnetfält. Andra material kan magnetiseras. När ett externt magnetfält appliceras på dem, stiger deras magnetiska domäner upp och de kan ibland hålla dem lined upp även när det yttre fältet tas bort. Järn är en av dessa ämnen.

Relativ permeabilitet

Varje material svarar på magnetfält på olika sätt. Ett mått på detta svar är ett objekts "relativ permeabilitet". Detta tal är förhållandet mellan det magnetfält som induceras i ett objekt till det magnetfält som appliceras på objektet. Ju högre detta förhållande är desto mer magnetiserbara substans är. Om ett ämne är icke-magnetiskt, är den relativa permeabiliteten 1. Det betyder att magnetfältet inuti substansen är precis detsamma som det fält som appliceras på det: substansen adderar inget magnetfält av sig själv. Ju högre permeabilitet desto starkare är fältet inne i substansen jämfört med det fält som appliceras på det.

Järn

Järnens relativa permeabilitet kan vara så hög som 200 000 om den är ren tillräckligt. Detta är hundratals eller till och med tusentals gånger högre än de flesta andra metaller, men specialiserade vetenskapligt skapade legeringar har högre permeabilitet. Därför används järn nästan alltid för elektromagnetkärnor. När strömmen i ledningen genererar sitt magnetfält, inducerar det också ett fält i järnet, vilket gör det trådlösa magnetfältet tusentals gånger starkare.