Elektromagnet Berbanding Magnet Kekal | Perbezaan Utama Dijelaskan

Elektromagnet vs. Magnet Kekal: Memahami Perbezaan Utama

Elektromagnet dan magnet kekal adalah dua jenis utama bahan yang mempunyai sifat magnetik. Walaupun kedua-duanya menghasilkan medan magnet, cara penghasilan medan ini berbeza secara asas.

Elektromagnet hanya menghasilkan medan magnet apabila arus elektrik mengalir melaluinya. Sebaliknya, magnet kekal secara semula jadi menghasilkan medan magnet yang kekal setelah dimagnetkan, tanpa memerlukan sumber kuasa luaran.

Apakah Magnet?

Magnet adalah bahan atau objek yang menghasilkan medan magnet—medan vektor yang memberi daya kepada bahan magnetik lain dan muatan elektrik yang bergerak. Medan ini wujud di dalam magnet dan ruang sekitarnya. Kekuatan medan magnet diwakili oleh ketumpatan garis-garis medan magnet: semakin rapat garis-garis tersebut, semakin kuat medannya.

Magnet mempunyai dua kutub—utara dan selatan. Kutub yang sama menolak satu sama lain, manakala kutub yang bertentangan saling tarik. Tingkah laku asas ini mengatur interaksi magnetik.

Di bawah ini, kita akan mengkaji perbezaan utama antara elektromagnet dan magnet kekal dengan lebih mendalam.

Definisi Elektromagnet

Elektromagnet adalah jenis magnet di mana medan magnet dihasilkan oleh arus elektrik. Ia biasanya dibina dengan menggulung kawat konduktif (sering kali tembaga) di sekitar inti feromagnetik lembut, seperti besi.

Apabila arus elektrik mengalir melalui gulungan, medan magnet tercipta di sekitar kawat. Inti meningkatkan medan ini, menjadi magnetized secara sementara. Kekuatan dan polariti medan magnet bergantung pada magnitud dan arah arus.

Kerana medan magnet wujud hanya apabila arus mengalir, elektromagnet dianggap sebagai magnet sementara. Apabila arus dimatikan, medan magnet runtuh, dan inti kehilangan kebanyakan magnetismenya.

Kemampuan untuk dikawal ini menjadikan elektromagnet sangat serbaguna. Mereka sering disebut sebagai magnet yang boleh dikawal kerana kekuatannya boleh diubah-ubah dengan mengubah arus, dan polaritinya boleh dibalik dengan mengubah arah arus.

Medan magnet dalam elektromagnet muncul dari interaksi arus di putaran-putaran kawat yang bersebelahan. Arah medan hasil mengikuti peraturan tangan kanan, dan daya antara konduktor disebabkan oleh interaksi medan magnet individu mereka.

Aplikasi Biasa: Motor elektrik, relay, mesin MRI, speaker, dan sistem angkat industri.

Definisi Magnet Kekal

Magnet kekal dibuat daripada bahan feromagnetik keras yang mengekalkan magnetismenya selepas dimagnetkan semasa pembuatan. Berbeza dengan elektromagnet, magnet kekal tidak memerlukan sumber kuasa luaran untuk mengekalkan medan magnetnya.

Jenis-jenis magnet kekal yang biasa termasuk:

• Alnico (Aluminium-Nikel-Kobalt)

• Neodimium (NdFeB – Neodimium-Besi-Boron)

• Ferit (Keramik)

• Samarium Kobalt (SmCo)

Bahan-bahan ini dipilih kerana koersiviti dan remanens tinggi, membolehkan mereka menolak demagnetisasi dan mengekalkan medan magnet yang kuat selama tempoh yang lama.

Bagaimana Magnet Kekal Menghasilkan Medan Magnet Sendiri?

Semua bahan feromagnetik mengandungi wilayah kecil yang disebut domain magnet, di mana momen magnet atom diperluruskan. Dalam keadaan tidak dimagnetkan, domain-domain ini mengarah ke arah yang rawak, saling meniadakan, menghasilkan tiada medan magnet bersih.

Untuk mencipta magnet kekal:

• Bahan itu dikenakan medan magnet luaran yang sangat kuat.

• Serentak, ia dipanaskan hingga suhu tinggi (di bawah titik Curie), membolehkan domain bergerak lebih bebas.

• Apabila bahan mendingin dalam hadapan medan luaran, domain-domain itu mengarah mengikut medan yang dikenakan dan "terkunci" di tempat.

• Setelah mendingin, bahan itu mengekalkan penjajaran ini, mencapai saturasi magnet dan menjadi magnet kekal.

Proses ini memastikan bahawa medan magnet domain-domain saling menguatkan bukannya saling meniadakan, menghasilkan medan magnet bersih yang kuat dan kekal.

Demagnetisasi

Magnet kekal boleh kehilangan magnetismenya jika dikenakan:

• Suhu tinggi (terutamanya di atas suhu Curie),

• Medan magnet lawan yang kuat,

• Gegaran atau getaran fizikal (pada beberapa bahan).

Keadaan-keadaan ini boleh mengganggu domain-domain yang telah diperluruskan, menyebabkan mereka kembali ke orientasi rawak dan mengurangkan atau menghapuskan medan magnet bersih.

Aplikasi Biasa: Motor elektrik, generator, sensor, koppel magnet, magnet lemari sejuk, dan headphone.

Kesimpulan

Elektromagnet dan magnet kekal masing-masing mempunyai kelebihan unik berdasarkan prinsip operasi mereka. Elektromagnet menawarkan kawalan, kekuatan tinggi sewaktu diperlukan, dan kebolehan dibalik, menjadikannya ideal untuk aplikasi dinamik. Magnet kekal memberikan medan magnet yang kekal dan bebas pemeliharaan, sesuai untuk reka bentuk yang padat dan efisien tenaga.

Pilihan antara keduanya bergantung pada keperluan spesifik aplikasi, termasuk ketersediaan kuasa, keperluan kawalan, persekitaran operasi, batasan saiz, dan kos. Memahami perbezaan mereka membolehkan jurutera dan pereka memilih penyelesaian magnet yang paling sesuai untuk keperluan mereka.