sumaku-umeme dhidi ya Sumaku ya Kudumu
Sumakuumeme na sumaku za kudumu ni mada mbili muhimu katika nadharia ya sumakuumeme. Makala haya yataelezea misingi ya sumaku, sumaku-elektroni na sumaku ya kudumu na kuelezea kati ya sumaku hizo mbili.
Electromagnet ni nini?
Ili kuelewa sumaku-umeme, ni lazima kwanza mtu aelewe nadharia nyuma ya sumaku. Magnetism hutokea kutokana na mikondo ya umeme. Kondakta wa sasa wa moja kwa moja hutoa nguvu, ya kawaida kwa sasa, kwenye kondakta mwingine wa sasa aliyewekwa sawa na kondakta wa kwanza. Kwa kuwa nguvu hii ni perpendicular kwa mtiririko wa mashtaka, hii haiwezi kuwa nguvu ya umeme. Hii baadaye ilitambuliwa kama sumaku.
Nguvu ya sumaku inaweza kuvutia au kuchukiza lakini kuheshimiana kila wakati. Uga wa sumaku huweka nguvu kwenye chaji yoyote inayosonga, lakini chaji za tuli haziathiriwi. Sehemu ya magnetic ya malipo ya kusonga daima ni perpendicular kwa kasi. Nguvu kwenye chaji inayosonga kwa uga wa sumaku inalingana na kasi ya chaji na mwelekeo wa uga sumaku.
Sumaku ina nguzo mbili. Zinafafanuliwa kama Ncha ya Kaskazini na Ncha ya Kusini. Mistari ya uga wa sumaku huanza kwenye Ncha ya Kaskazini na kuishia kwenye Ncha ya Kusini. Walakini, mistari hii ya uwanja ni ya dhahania. Ni lazima ieleweke kwamba miti ya sumaku haipo kama monopole. Nguzo haziwezi kutengwa. Hii inajulikana kama sheria ya Gauss ya sumaku. Sumakume ya umeme ni sehemu inayoundwa na vitanzi vya kubeba sasa. Vitanzi hivi vinaweza kuwa na umbo lolote, lakini sumaku-umeme za kawaida zina umbo la solenoidi au pete.
Sumaku ya Kudumu ni nini?
Kwa kuwa mkondo wa umeme ndio njia pekee ya kuunda sumaku, sumaku za kudumu lazima ziwe na mikondo. Kila atomi ina elektroni zinazozunguka kiini cha atomi, na elektroni hizi zina sifa inayoitwa spin ya elektroniki. Tabia hizi mbili zinawajibika kwa sumaku katika nyenzo. Vifaa vinaweza kuunganishwa katika makundi kadhaa kulingana na mali zao za magnetic. Nyenzo za paramagnetic, nyenzo za Diamagnetic, na nyenzo za Ferromagnetic ni kutaja chache. Pia kuna baadhi ya aina zisizo za kawaida kama vile vifaa vya kupambana na ferromagnetic na nyenzo za ferrimagnetic. Diamagnetism inaonyeshwa katika atomi zilizo na elektroni zilizooanishwa tu. Mzunguko wa jumla wa atomi hizi ni sifuri. Mali ya magnetic hutokea tu kutokana na mwendo wa obiti wa elektroni. Nyenzo ya diamagnetic inapowekwa kwenye uwanja wa sumaku wa nje, itazalisha uwanja dhaifu wa sumaku unaopingana na uga wa nje. Nyenzo za paramagnetic zina atomi zilizo na elektroni ambazo hazijaunganishwa. Mizunguko ya kielektroniki ya elektroni hizi ambazo hazijaoanishwa hufanya kama sumaku ndogo, ambazo zina nguvu zaidi kuliko sumaku zinazoundwa na mwendo wa obiti wa elektroni. Inapowekwa kwenye uwanja wa sumaku wa nje, sumaku hizi ndogo hujipanga na shamba ili kutoa uwanja wa sumaku, ambao ni sawa na uwanja wa nje. Nyenzo za Ferromagnetic pia ni nyenzo za paramagnetic na kanda za dipoles za sumaku katika mwelekeo mmoja hata kabla ya uga wa sumaku wa nje kutumika. Wakati uga wa nje unatumika, kanda hizi za sumaku zitajipanga zenyewe sambamba na shamba ili zifanye uwanja kuwa na nguvu zaidi. Ferromagnetism huachwa kwenye nyenzo hata baada ya uwanja wa nje kuondolewa, lakini paramagnetism na diamagnetism hutoweka mara tu uwanja wa nje unapoondolewa. Sumaku za kudumu zimeundwa na nyenzo kama hizo za ferromagnetic.
Kuna tofauti gani kati ya sumaku-umeme na sumaku za kudumu?
• Sumaku za kudumu pia ni sumaku-umeme zenye mkondo unaoendelea kutiririka, na kufanya kila chembe kuwa sumaku.
• Usumakuumeme hutoweka mara tu mkondo wa nje unaposimamishwa, lakini usumaku wa kudumu unabaki.
