Народження і життя електромагніта
У вересні 1820 р. французький фізик Д. Араго зауважив, що дріт, по якому тече струм, притягує залізні ошурки і намагнічує сталеві голки як магніт. У лабораторію Араго якось зайшов А.М. Ампер і запропонував звернути дріт у спіраль, а голку помістити всередину спіралі. Вчені побачили, що голка намагнітилася набагато сильніше, ніж раніше. Отриману спіраль, або трубку, згодом назвали соленоїдом. Вловивши зв'язок між магнітом і соленоїдом, Ампер припустив, що всередині магніту існує безліч крихітних кілець зі струмом. Ідея Ампера була вірною - тільки роль кілець зі струмом, як ми тепер знаємо, відіграють електрони, що обертаються навколо атомних ядер. Народження електромагніту наближалося...
Соленоїд Ампера ще не був електромагнітом - у нього був відсутній залізний сердечник, який і ставав справжнісіньким магнітом при пропусканні струму по витках дроту. Сердечник у багато разів посилював дію соленоїда, робив електромагніт значно сильнішим за кращих природних магнітів. І цей сердечник уперше увів у соленоїд англійський механік Вільям Стерджен (1783–1850). У 1825 р. Стерджен представив Товариству мистецтв побудований ним перший електромагніт.
Це був підковоподібний стрижень, покритий лаком, довжиною 30 см та діаметром 1,3 см. На цей стрижень був намотаний лише один шар голого мідного дроту, який замикався на електричну батарею. При масі 0,2 кг електромагніт Стерджена піднімав залізний вантаж, майже у 20 разів важчий.
Аж до 1840 р. електромагніти Стерджена були найсильнішими у світі. А потім уперед вийшов майбутній великий фізик Д. Джоуль. Він підвищив кількість полюсів електромагніту та раціонально розташував їх на вантажі. При цьому електромагніт Джоуля здатний був при власній масі 5,5 кг піднімати 1,2 т! Важливо було, щоб полюси були парними і число їх – парним. Виявилося, що не будь-яке підвищення полюсів вигідне. Так, наприклад, "трилапий" електромагніт гірший за звичайний двополюсний, тому що магнетизм кожного зі стрижнів заважає іншим. Невигідно також один великий електромагніт складати з окремо намотаних дрібних.
Електромагніти стали широко застосовувати у промисловості для підйому важких сталевих вантажів. У 1864 р. у Нью-Йорку збудували електромагніт масою 260 кг.
Але, електромагніт був не таким вже безпечним підйомним пристроєм. Варто було струму припинитися, як електромагніт миттєво втрачав силу, і страшний вантаж звалювався на що-небудь і будь-кого. Тому надалі почали чинити інакше.
Витки дроту для електромагніту стали навивати не на просте залізо, а на намагнічений матеріал - постійний магніт, причому так, щоб при пропущенні струму розмагнітити його. Для підйому вантажу струм вимикали, і постійний магніт (а зараз є дуже сильні постійні магніти) притягував сталеві, залізні та чавунні предмети, які піднімали та переносили на місце. А щоб відпустити вантаж, подавали струм у витки, і магніт тимчасово розмагнічувався – полюси постійного магніту та обмотки соленоїда були протилежними! Вантаж відчеплювався. Коли магніту не треба було працювати, струм, звичайно, вимикали, відсунувши магніт від залізних предметів якнайдалі, наприклад, піднявши його в повітря.
У першій половині XX ст. були побудовані електромагніти, що піднімали вантажі до 75 т. Однак вийшло так, що вигода від запровадження Стердженом залізного стрижня всередину обмотки почала поступово зникати. Поки котушки були малі, залізо сильно збільшувало підйомну силу магніту. Але потім творці електромагнітів помітили, що з підвищенням сили магніту його залізо насичується і більше не допомагає електромагніту. Почали будувати магніти з короткими полюсами, що загострюються, масивним ярмом і величезними котушками. Можна, звичайно, зробити кількість заліза в електромагніті настільки великою, щоб не доводити його до "перенасичення". Американський винахідник Едісон, наприклад, запропонував побудувати найбільший електромагніт у світі, обмотавши дротом скелю з магнітного залізняку в американському місті Огден, масою більш ніж 100 млн. т!
На жаль, цей сміливий та дотепний проект не було здійснено.
