Effetti del calore sugli elettromagneti
Elettricità e magnetismo costituiscono due visioni dello stesso fenomeno: l'elettromagnetismo. Quando un filo si muove in un campo magnetico, causa flusso di elettricità nel filo; così funzionano i generatori. Quando l'elettricità scorre in un filo, produce magnetismo; così funzionano gli elettromagneti. La relazione tra calore e magnetismo nasconde ancora misteri che gli scienziati cercano di svelare.
Il calore distrugge il magnetismo
Quando qualsiasi magnete si scalda abbastanza, il magnetismo svanisce — questo vale per magneti naturali ed elettromagneti. Il magnetismo appare quando tutti gli atomi in un materiale si allineano — l'elettricità può farlo, ed è così che si producono gli elettromagneti. Gli atomi agiscono come minuscoli magneti, ma solitamente puntano in direzioni diverse annullandosi a vicenda. Quando qualcosa come l'elettricità allinea i piccoli magneti atomici, una sostanza diventa magnetica. Nella maggior parte degli elettromagneti, se togli l'elettricità, gli atomi tornano al loro stato disordinato. I magneti naturali permanenti mantengono gli atomi allineati senza elettricità. In entrambi i casi, il calore fa saltare gli atomi fuori allineamento. Le condizioni esatte differiscono per ogni materiale, ma a un certo punto la temperatura diventa abbastanza alta da distruggere il magnetismo.
L'elettromagnetismo crea calore
L'elettromagnetismo causa calore, che può influenzare l'elettromagnetismo stesso. Per calcolare la forza di un elettromagnete, moltiplica il numero di spire per la corrente. Più alta la corrente, più alto il calore. Puoi mantenere l'elettromagnetismo uguale e ridurre il calore aumentando il numero di spire e riducendo la corrente — questo mantiene il prodotto spire x corrente (elettromagnetismo) costante. Aumentare le spire significa che le spire esterne stanno più lontano dal nucleo, e l'elettromagnete è più grande. Potresti diminuire il diametro del filo ma questo aumenta il calore — fili più sottili sono più caldi per la stessa corrente. L'interazione tra dimensioni, corrente e calore gioca un ruolo nel design degli elettromagneti industriali.
Assenza di calore produce super magnetismo
Un caso estremo per la relazione tra calore ed elettromagnetismo riguarda il comportamento dell'elettromagnetismo a temperature estremamente basse. Sotto una certa temperatura — diversa per ogni materiale — appare una condizione chiamata superconduttività. La superconduttività appare sempre a diverse centinaia di gradi sotto zero e fa comportare elettricità e magnetismo in modi sorprendenti. L'elettricità fluisce senza resistenza (da qui il nome) e i materiali diventano elettromagneti senza applicazione di elettricità. Se un magnete naturale è posto su un materiale superconduttivo, galleggerà in aria — sospeso sopra l'elettromagnete prodotto dalla superconduttività. Gli scienziati sperano che questo fenomeno possa portare a futuri veicoli che si muovono senza attrito (se la superconduttività potesse funzionare a temperature più alte).