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Tutti i modi possibili per creare un magnete permanente sono elencati nel quaderno dello studente Joseph Henrys, conservato presso la Princeton University. Henry, il fisico americano del 18 ° secolo, è noto - insieme a Michael Faraday - come il padre della tecnologia elettrica, quindi non sorprende che uno dei metodi che descrive utilizza l'elettricità. Si scopre che se si dispone del giusto tipo di asta di metallo e sufficiente potenza elettrica, l'induzione elettromagnetica può trasformare l'asta in un potente magnete permanente. Quanto forte? Decisamente più forte di una calamita per frigorifero.
Che cos'è il magnetismo?
Magnetismo ed elettricità non sono solo correlati, sono due facce della stessa medaglia, ed è stato il fenomeno dell'induttanza elettromagnetica, scoperto in modo indipendente da Henry e Faraday, che ha portato a questa realizzazione. Gli elettroni hanno spin, che dà ad ogni atomo un piccolo campo magnetico. È possibile indurre gli elettroni all'interno di determinati metalli a girare nella stessa direzione e ciò conferisce al metallo proprietà magnetiche. L'elenco dei metalli che lo fanno non è lungo, ma il ferro è uno di questi e, poiché l'acciaio è fatto di ferro, può anche essere magnetizzato.
Modi per creare un magnete
Tra i metodi menzionati da Henry per trasformare una normale asta di ferro o acciaio in un magnete ci sono:
Il risultato finale di ciascun metodo è indurre gli elettroni nell'asta a girare nella stessa direzione. Poiché l'elettricità è fatta di elettroni, è un buon presupposto che l'ultimo metodo sia il più efficiente.
Crea il tuo magnete
È necessaria un'asta in acciaio, ferro o altro materiale magnetizzabile. (Suggerimento: non esistono molte altre scelte.) Un chiodo in acciaio 10d o più grande è perfetto. Se non sei sicuro che sia in acciaio, usa un piccolo magnete per testarlo. Hai anche bisogno di un piede o due di filo di rame isolato e una fonte di alimentazione, come una batteria a celle D o un trasformatore a bassa tensione che puoi collegare a una presa. Se si opta per un trasformatore, assicurarsi che abbia terminali ai quali è possibile collegare i fili.
Per magnetizzare l'unghia, avvolgi il filo attorno, formando quante più bobine puoi. Va bene sovrapporre il filo sopra le bobine che hai già avvolto. La forza del campo induttivo - e del tuo magnete - aumenta all'aumentare del numero di bobine, quindi sii generoso. Lasciare le estremità dei fili libere e rimuovere un pollice di isolamento in modo da poterle collegare alla fonte di alimentazione.
Collegare i cavi alla fonte di alimentazione e accendere l'alimentazione. Lasciare acceso per circa un minuto e poi spegnerlo. Prova l'unghia tenendolo sopra alcune limature di ferro. Ora dovrebbe essere magnetizzato e attirare la limatura, anche quando l'alimentazione è spenta.
Aumentare la forza
È possibile aumentare la forza del magnete aumentando il numero di bobine. Ad esempio, se si raddoppia il numero di bobine, si raddoppia la forza del campo induttivo. Tuttavia, quando si aumenta la lunghezza del filo per fare ciò, si aumenta la resistenza elettrica, che riduce la quantità di corrente che scorre attraverso il filo. Poiché la corrente, che è il movimento degli elettroni, crea il campo, la potenza induttiva diminuisce. Compensare questa perdita di corrente aumentando la tensione, modificando l'impostazione sul trasformatore o utilizzando una batteria più grande.