Как работает электрический магнит?

Что вообще происходит

Ток, бегущий по проводу, сам по себе создает вокруг себя слабое магнитное поле, это школьный факт про рамку с током. Если смотать провод в катушку, поля от каждого витка складываются, и получается уже приличный магнит на конце катушки, соленоид.

Зачем гвоздь внутри

Железный сердечник не просто подставка для провода. Атомы железа сами по себе имеют крошечные магнитные моменты, и внешнее поле катушки заставляет их выстроиться в одном направлении, добавляя свое поле к полю катушки. Получается усиление в десятки, а то и сотни раз по сравнению с пустой катушкой.

От чего зависит мощность

Число витков, сила тока и материал сердечника, три основных рычага. Формула силы поля внутри катушки прямо пропорциональна и числу витков, и току, поэтому десять витков при одном токе слабее ста витков при том же токе примерно в десять раз.

Почему магнит выключается

Стоит разорвать цепь, ток исчезает, поле катушки пропадает, атомы железа в сердечнике снова разворачиваются вразнобой, и магнит перестает притягивать. Это главное отличие от постоянного магнита вроде неодимового, который держит поле сам по себе без всякого тока.

Что может пойти не так

Если мотать провод слишком тонкий и гнать через него большой ток, изоляция греется и может оплавиться, а батарейка сядет за минуты. Плотность намотки и толщина провода тоже влияют на итоговую силу не меньше, чем количество витков.