magnet

En elektromagnet har en eller flere spiralviklede spoler, der forsynes med strøm fra en ydre kilde. Det enkleste eksempel er en solenoide, som er en lang lige spole i luft eller vakuum. Har solenoiden N vindinger jævnt fordelt over længden L, og bærer den strømmen I, er der i spolens indre et homogent magnetfelt rettet langs aksen med fluxtæthed B = μ_oNI/L, hvor μ_o er vakuums permeabilitet. Solenoider med superledende vindinger og diametre på flere meter anvendes i partikelfysikken.

En elektrostangmagnet er en solenoide med en kerne af et magnetisk materiale. Fluxtætheden i dette bliver B = μNI/L, hvor μ her er materialets permeabilitet, som i ferromagnetiske materialer kan nå meget høje værdier (5000-100.000 μ₀). For en given strøm I i spolen betyder dette tilsvarende højere fluxtætheder i kernen end i vakuum.

Endefladerne af den magnetiserede kerne omtales som elektromagnetens poler. De gennemkrydses af B-feltets linjer, som danner lukkede kurver gennem kernen og tilbage gennem rummet udenfor. Nordpolen er den, hvor linjerne træder ud; sydpolen den, hvor de igen træder ind i kernen.

Ofte er formålet med en magnet at frembringe en høj fluxtæthed B i en begrænset del af rummet, fx i et luftgab i en elektromotor. Det opnås hensigtsmæssigt ved at opbygge magneten som et magnetisk kredsløb. Det er sammensat af stykker af materiale med høj permeabilitet, oftest jern eller jernlegeringer. Stykkerne danner en lukket kreds, som dog kan være afbrudt af snævre spalter. Kredsen magnetiseres med en ydre strømspole.

På grund af materialernes høje permeabilitet forløber B-feltets linjer næsten udelukkende inde i kredsen, hvor de danner lukkede kurver. Analogt til resistansen af en elektrisk kreds taler man om reluktansen R af en magnetisk kreds. Lad en kreds have materialetværsnit A og bestå af kun ét jernmateriale med længde l_j og permeabilitet μ_j samt et enkelt snævert luftgab med bredde l₀ og permeabilitet μ₀. Denne kreds har reluktansen R = l_j/(μ_jA) + l₀/(μ₀A). Da μ_j≫μ₀, giver selv et snævert luftgab ofte hovedbidraget til reluktansen.

Når reluktansen er beregnet, findes den magnetiske flux i kredsen som Φ = NI/R. Produktet NI af spolestrøm og vindingstal kaldes amperevindingerne eller den magnetomotoriske kraft. Den sidste betegnelse understreger, at det er spolestrømmen gennem samtlige vindinger, der frembringer magnetfeltet.

Fluxtætheden B er fluxen Φ divideret med tværsnitsarealet A, dvs. B=Φ/A. Indholdet af magnetisk energi i luftgabet er U_m = B²Al₀/2μ₀. De modstående flader, som afgrænser luftgabet, tiltrækker hinanden med en kraft F = B²A/2μ₀.

En permanent magnet, fx i form af en cylindrisk stang, fremstilles af et jernmateriale med høj koercivitet. Et sådant materiale, som én gang er magnetiseret, bevarer en magnetisering, som kun vanskeligt tabes. Permanente magneter i stangform er dog til stadighed udsat for et afmagnetiserende felt hidrørende fra magnetens egne poler, men hvis koercitivkraften er tilstrækkelig høj, mistes magnetiseringen langsomt.

Permanente magneter fremstilles ofte i hesteskoform. Det giver dels mulighed for at udnytte begge poler, fx til at løfte genstande, dels formindskes det afmagnetiserende felt. Det sker også, når polerne forbindes med et anker af blødt jern.

Permanente magneter har, ud over til ophængning af huskesedler, utallige anvendelsesmuligheder som fx højttalere, småmotorer og magnetroner.

• elektromagnet
• magnetisme
• koercivitet
• hysterese