Sähkömagneetit

Katso tätä! Kasa metalliromua, joka nostetaan ilmaan magneetin avulla! Ja nyt - magneetti pudottaa romun! Mutta odota hetkinen. Ei magneettia voi laittaa päälle ja pois päältä, eihän?

Hmmm. Tuohon jättimäiseen magneettiin kulkee paksuja johtoja... Kuinka ne kaikki sopivat yhteen? Onko magnetismilla jotain tekemistä sähkön kanssa? Asetetaan hypoteesI: Sähkö voi vaikuttaa magneetteihin.

Seurataan Kimiä labraan ja tehdään koe! Tässä on lamppu, pari akkua, johtoja ja kompassi. Siinä se, nyt meillä on virtapiiri. Koska valo palaa, tiedämme, että virtapiirissä kulkee sähkövirta. Nyt katsotaan voiko sähkövirta vaikuttaa johonkin magneettiseen.

Tuo kompassi tänne! Kompassi on pieni magneetti, joka voi liikkua vapaasti. Mitä nyt tapahtuu, jos Kim liikuttaa kompassia lähemmäs johdinta? Kompassineula vaihtaa suuntaa! Kokeile katkaista virtapiiri, Kim!

Kyllä, nyt kompassineula osoittaa taas pohjoiseen. Ja jos sähkövirta on taas käynnissä, neula muuttaa jälleen suuntaa. Hypoteesi näyttää pitävän paikkansa. Sähkön ja magnetismin välillä on yhteys. Kokeile liikuttaa kompassia johtimen toiselle puolelle.

Kompassineula kääntyy ja osoittaa toiseen suuntaan! Normaalisti kompassi kohdistaa itsensä magneettikenttään, joka ympäröi maapalloa, pohjois- ja etelänapojen välillä. Mutta tässä, johtimen ympärillä, sähkövirta aiheuttaa magneettikentän, joka kulkee johtimen ympäri. Sen takia neula kääntyy ympäri, kun kompassi on sijoitettu johtimen toiselle puolelle. Magneettikenttä heikentyy, mitä kauemmas johtimesta se joutuu.

Voisimmekohan saada magneettikentän yltämään pidemmälle - eli lisätä magneettikentän vahvuutta...? Jos sähkövirta voi aiheuttaa magneettikentän, ehkä sähkövirran lisääminen aiheuttaisi vahvemman magneettikentän? Hypoteesi: Jos lisäämme jännitettä, niin että sähkövirta lisääntyy, magneettikenttä ulottuu kauemmas johtimesta. Vaihda akku! Kaksinkertainen jännite luo kaksinkertaisen sähkövirran.

Ja testataan uudelleen. Kyllä! Nyt kompassi reagoi kauempana kuin aiemmin. Hypoteesi vahvistettu: Sähkövirran lisääminen aiheuttaa voimakkaamman magneettikentän. Hmmmm.

Ehkä... Mitä jos... laitamme useita johtimia vierekkäin? Voivatko useat magneettikentät itse asiassa vahvistaa toisiaan? Kokeile kiertää johdin kerälle, niin että sähkövirta kulkee saman kohdan ohi useita kertoja samaan suuntaan!

Kyllä, täsmälleen, juuri noin, niin että siinä on monta kierrosta, jotka muodostavat käämin. Ja nyt mittaamme. Kyllä! Nyt magneettikenttä yltää vielä pidemmälle! Tätä kutsutaan sähkömagneetiksi.

Normaaleissa magneeteissa on yksi siisti juttu - niissä, jotka toimivat ilman sähköä - ne voivat tehdä myös tavallisesta raudanpalasta magneettisen. Katso tätä. Magneetti on kiinnittynyt rautaharkkoon. Ja niin kauan, kun ne ovat lähellä toisiaan, rautaharkko on myös magneettinen. Hypoteesi: Jos rautaharkko laitetaan käämin sisään, rautaharkosta tulee myös magneettinen.

Kas näin. Rautaharkko. Ja rautaharkon ympärillä on kuparilangasta tehty käämi, joka johtaa sähkövirtaa. Ja testi: Tuleeko rautaharkosta magneettinen? Kyllä, todellakin!

Ja nyt mielenkiinto kiinnittyy tähän: Onko käämiä ympäröivästä magneettikentästä tullut voimakkaampi tämän ansiosta? Hmm. Kyllä, paljon voimakkaampi. Katkaise nyt virtapiiri! Tämä on sähkömagneettien suuri hyöty verrattuna tavallisiin magneetteihin: ne voidaan laittaa pois päältä!

Sähkömagneetteja käytetään ovien automaattiseen avaamiseen ja sulkemiseen sekä metallikappaleiden nostamiseen ja pudottamiseen. Ja sähkömagneeteista voidaan tehdä hyvinkin voimakkaita.