Vad är magnetiska krafter?

Magnetiska krafter verkar på magnetiska föremål eller laddade partiklar som rör sig genom ett magnetfält. De påverkas av magnetfältets styrka, den totala laddningen av en partikel och dess hastighet och riktning. Permanenta magneter har sina molekylära strukturer inriktade under bildningen så att de kommer att attrahera vissa typer av metaller. Magnetiska krafter utnyttjas när elektricitet omvandlas till mekanisk rotation och vice versa.

Mediet genom vilket dessa krafter överförs är magnetfältet. Ett magnetfält skapas med en permanentmagnet eller en elektrisk ström. Eftersom en elektrisk ström är en ström av rörliga laddningsbärare, såsom elektroner, kan den analyseras genom att endast beakta en partikel. Således kommer en enda elektron som rör sig genom rymden att skapa ett magnetfält.

En vanlig tillämpning av magnetiska krafter är kylskåpsmagneten, som är en permanentmagnet. Permanentmagneter utsätts för ett starkt magnetfält när de tillverkas. I denna process är deras inre kristallina strukturer inriktade så att de förblir magnetiserade. En permanent magnet kommer att attrahera ferromagnetiska material som järn. Ferromagnetism är bara en källa till magnetiska krafter, men det är den som vanligtvis förknippas med magnetism i vardagliga situationer.

Permanenta magneter utövar även magnetiska krafter på andra magneter. Det är då magneternas poler blir viktiga. Till skillnad från elektriska fältlinjer cirklar alltid magnetfältslinjer runt och bildar en sluten slinga. Med andra ord har magneter alltid två distinkta poler, konventionellt kallade en nord- och sydpol. Samma poler av två olika magneter kommer att stöta bort, medan motsatta poler kommer att attrahera.

En annan situation där magnetiska krafter kommer att uppstå involverar två intilliggande elektriska strömmar som rör sig i rät vinkel mot varandra. Dessa strömmar kommer att producera sina egna magnetfält, men de kommer att vara i olika orienteringar, vilket leder till krafter mellan de två strömmarna. Ju mer ström det är, desto starkare blir krafterna.

Samspelet mellan magneter och en elektrisk ström är grunden för både den elektriska generatorn och den elektriska motorn. För en generator snurrar mekanisk rörelse som produceras av ett kraftverk eller en motor en komponent med magneter på. Det föränderliga magnetfältet kommer att inducera en elektrisk ström i den andra delen av generatorn. När enheten används som motor är det den elektriska strömmen som tillförs. Samma magnetiska krafter kommer att producera ett mekaniskt vridmoment för att snurra den andra sidan av motorn.