Keluli mengekalkan kemagnetannya (magnet kekal), manakala besi lembut kehilangannya dengan cepat (magnet sementara). Elektromagnet ialah gegelung dawai dengan teras besi lembut. Ia bersifat magnet hanya semasa arus mengalir.
Perbandingan ini muncul dalam kemagnetan dan medan, biasanya sebagai soalan “bahan mana patut digunakan dan mengapa”.
Apakah yang menjadikan bahan keras atau lembut secara magnet?
Besi dan keluli kedua-duanya bahan magnet dan kedua-duanya boleh dimagnetkan. Bezanya ialah cara mereka berkelakuan selepas itu.
Bahan lembut secara magnet, seperti besi lembut, mudah dimagnetkan dan mudah dinyahmagnetkan.
Bahan keras secara magnet, seperti keluli, lebih sukar dimagnetkan tetapi mengekalkan kemagnetannya. Anda boleh membayangkannya sebagai betapa kukuhnya kawasan magnet kecil kekal tersusun selepas medan dialihkan. Perkataan “lembut” merujuk kepada kelakuan, bukan rasa logam itu.
Bagaimanakah elektromagnet dan magnet kekal dibandingkan?
| Ciri | Magnet kekal (keluli) | Elektromagnet (gegelung dengan teras besi lembut) |
|---|---|---|
| Kemagnetan kekal apabila arus atau medan dialihkan? | Ya | Tidak, hanya semasa arus mengalir |
| Boleh dimatikan? | Tidak | Ya |
| Kekuatan boleh diubah? | Tidak | Ya: lebih banyak lilitan, arus lebih besar, atau teras besi |
| Kutub boleh diterbalikkan? | Tidak | Ya, dengan menterbalikkan arus |
| Kegunaan lazim | Magnet peti sejuk, jarum kompas, magnet pembesar suara | Kren tapak besi buruk, geganti, loceng elektrik |
Elektromagnet lebih kuat dengan lebih banyak lilitan, arus lebih besar dan teras besi lembut. Menterbalikkan arus menterbalikkan kutub.
Contoh berlangkah
Sebuah kren tapak besi buruk mesti mengangkat objek besi dan kemudian melepaskannya di tempat baharu. Pereka sedang memilih antara gegelung dengan teras keluli dan gegelung dengan teras besi lembut. Ujian pada dua model kecil memberi keputusan ini. (Data rekaan untuk latihan.)
| Teras | Klip kertas dipegang, arus hidup | Klip kertas dipegang, arus mati |
|---|---|---|
| Besi lembut | 12 | 0 |
| Keluli | 9 | 4 |
Langkah 1, baca jadual. Dengan arus hidup, teras besi memegang lebih banyak klip (12 berbanding 9). Dengan arus mati, besi tidak memegang apa-apa dan keluli masih memegang 4.
Langkah 2, kaitkan dengan tugas. Kren mesti melepaskan beban apabila arus dimatikan. Keluli akan mengekalkan sebahagian kemagnetan, jadi beban mungkin tidak jatuh.
Langkah 3, buat kesimpulan dengan sebab. Gunakan teras besi lembut. Ia dimagnetkan dengan kuat apabila arus mengalir dan kehilangan kemagnetan apabila arus berhenti.
Perhatikan bahawa jawapan menggunakan kedua-dua lajur jadual dan berakhir dengan sebab yang dikaitkan dengan tugas.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan lazim ialah mengatakan keluli lebih baik kerana ia “lebih kuat”.
Jawapan yang salah: “Keluli patut digunakan kerana ia mengekalkan kemagnetannya.”
Itu benar, tetapi ia sifat yang salah untuk kren yang mesti melepaskan beban.
Pembetulannya ialah bermula daripada apa yang diperlukan tugas itu, kemudian memilih bahan. Magnet kekal sesuai apabila kemagnetan patut kekal, contohnya jarum kompas. Magnet sementara sesuai apabila ia mesti dihidupkan dan dimatikan.
Kesilapan kedua ialah menamakan gegelung sahaja sebagai elektromagnet. Teras besi lembut yang menjadikannya kuat.
Semak sendiri
1. Berikan satu kegunaan untuk magnet kekal dan satu untuk elektromagnet, masing-masing dengan sebab ia sesuai.
Tunjukkan jawapan
Kekal: jarum kompas, kerana ia mesti kekal bermagnet tanpa sebarang kuasa. Elektromagnet: geganti atau kren tapak besi buruk, kerana kemagnetan mesti dihidupkan dan dimatikan. Mana-mana pasangan yang munasabah dengan sebab diterima.
2. Namakan dua cara untuk menguatkan elektromagnet.
Tunjukkan jawapan
Tambah arus, tambah lilitan gegelung, atau gunakan teras besi lembut. Mana-mana dua.
3. Seorang pelajar memukul palang keluli yang tadinya magnet, dan ia tidak lagi mengangkat pin. Terangkan dalam satu ayat.
Tunjukkan jawapan
Pemukulan menggoncang kawasan magnet kecil keluar daripada susunan, jadi ia menghala ke arah rawak dan kesannya saling membatalkan.
Ke mana selepas ini
Seterusnya, tafsir keputusan ujian magnet menggunakan perbandingan di atas. Anda juga boleh menyemak semula kemagnetan teraruh untuk melihat mengapa kedua-dua bahan ditarik sebelum apa-apa dimagnetkan.
Jika anda boleh menyenaraikan fakta tetapi kehilangan markah pada bahagian “mengapa”, itu sebab yang baik untuk bekerja dengan seseorang pada perkataan anda. Guru kami melakukannya dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu.