Det er ikke bare i elektriske biler at magnetisme tryller, det skjer også i din og min fossilbil. Magnetfelt driver bilen. Og over alt ellers. Det meste er magnetisk. Se bare her!
Bildet øverst: Tidlig kom bilfabrikkene med dieselmotorer med (elektromagnetisk) innsprøytning, som i en sliten Land Rover…. (Foto: Land Rover)
Av Stein Bekkevold
Ferromagnetisme* er dette snodige at en strøm elektroner i ett legeme «river med seg» en lik strøm i noe i nærheten. Noen magneter er permanente mens andre trenger et spark for å gå i gang.
Lite visste folk om dette for to hundre år siden. Men så begynte noen raringer i The Royal Society i London å fundere, og Michael Faraday (1791-1867) funderte mest: Han hadde ingen formell utdanning, men ble en av de viktigste fysikerne i historien.
Hans forskning på magnetfeltet rundt en elektrisk leder forklarte hele elektromagnetismen. Faraday slo også fast at magnetisme påvirker lysstråler(!) og at det er sammenheng mellom fenomenene. Samtidig ble det drevet omfattende forskning på klodens mest skremmende elektrisitet – lynet**, der amerikanske B Franklin (lynavlederen) ble sentral.Lyn og torden hadde fascinert menneskene i hundretusen år, og sakte, men sikkert, ble hemmelighetene avslørt.
Faraday på sin side oppdaget også elektromagnetisk induksjon og diamagnetisme, pluss elektrolyselovene. Hans elektromagnetiske roterende enheter er grunnlaget for elektriske motorer, og dette geniet gjorde elektrisitet praktisk mulig, nesten egenhendig. Og dermed den elektriske bilen ….
Piezo-elektrisk effekt tente lighterne vi brukte da vi røkte, for 50 år siden… (Foto: Forfatteren)
En magnet
skaper et magnetfelt. Feltet er usynlig om du ikke viser det med jernspon slik vi gjorde på skolen; feltet skaper en motorisk kraft som drar i saker som jern, stål, nikkel og kobolt, og som tiltrekker eller skyver vekk andre.
Et eksempel er en kjøleskapsmagnet som holder huskelapper, suvenirer og dilldall fast. Og de driver alt som skjer i bilen, av døråpnere, seteregulering, vindusheising, motorstart og så videre. Materialer som kan magnetiseres og blir sterkt tiltrukket av en magnet, kalles ferromagnetiske – og noen er ferrimagnetiske.
Her finner vi jern, nikkel og kobolt med legeringer, pluss noen sjeldne jordartmetaller, og noen naturlige mineraler. Selv om ferro- og ferrimagnetiske materialer er de eneste som får stor nok kraft til å være reelt kraftmagnetiske, reagerer mange stoffer på magnetfelt, også mye av det rare du og jeg har i kroppen…
Om du leser engelsk ser du poenget med magnetdrift av injektorer, men du skjønner sikkert vitsen ellers også. (Foto: Bosch)
Aktuator
Aktuatorer utfører mekanisk arbeid ved hjelp av kraft fra luft- eller oljetrykk, eller elektrisitet/magnetisme. En solenoid er sånn, den er en elektromagnetisk aktuator drevet av magnetfeltet i spolen. Spolen skaper dette når strømmen slås på, og drar så med seg noe magnetiserbart (jernkjernen).
Slik kan den flytte ting, låse opp dører, føre tannhjul og tannstenger i inngrep, flytte seter, starte forbrenningsmotorer og så videre.
Ordet solenoid ble laget i 1823 av Ampère, og beskrev da en spiralformet spole. Navnet kan også beskrive en magnetventil, en enhet med elektromekanisk solenoid koblet til en pneumatisk eller hydraulisk ventil, eller en magnetventil. Den siste er en egen type relé som driver en elektrisk bryter.
Magnet-ventiler i fjernstyrt elektromekanisk lås er nå vanlig. Du har dem i bilen.
Engelske Lucas var tidlig ute med injektorer, men Bosch slo dem … (Foto: Lucas)
Piezoelektrisitet
er et annet elektromekanisk fenomen, og er elektriske ladninger i faste materialer. Og i DNA og ulike proteiner – etter påført mekanisk stress. Ordet kommer av gresk piezein, å presse, og av ordet elektron, som betyr rav – en antikk kilde til elektrisk ladning.
Piezo-elektrisk effekt skyldes ifølge vår slitte lærebok en lineær, elektromekanisk samhandling mellom mekaniske og elektriske tilstander i krystallinske materialer. Det du!
Effekten er toveis: piezoelektriske dingser virker også omvendt: intern mekanisk belastning oppstår etter påsatt strøm. For eksempel vil bly-zirkonat-titanat-krystaller – og mange andre – bli piezoelektriske når de sammentrykkes 0,1 prosent av opprinnelig volum. Eller vokse omtrent 0,1 prosent når strøm påføres.
Effekten brukes i produksjon av ultralydbølger og i injeksjonssystem for diesel- og bensinmotorer, der de sender dusj etter dusj inn i forbrenningsrommet.
J og P Curie oppdaget effekten i 1880. Den brukes også for å lage gnister for tenning av gass og fakler. Og er av enorm viktighet i din flotte innsprøytningsmotor. Bare så du vet det.
En magnet! Vi hadde slike på skolen, holdt vi den opp-ned og strødde jernspon på platen så vi magnetlinjene – magisk! Læreren var en pirk og kalte dem flux-injer… (Foto: Wikipedia)
*Ferromagnetiske materialer er magnetisk “myke” – som glødet jern som ikke forblir magnetisert, og de magnetisk “harde” materialene som gjør det. De permanente er laget av alnico og ferritt som gir et sterkt magnetfelt med justert mikro-krystallinsk struktur, dette gjør dem vanskelige å avmagnetisere.
** Et lyn er en kolossal elektrisk utladning ledet av luft. Lynet er en kort serie pulser der strømmen går en luftkanal som ofte bare er 10 cm i diameter. Gnisten drives av spenningsforskjeller i ionisert luft, og da lynet flyr i kanalen blir lufta til plasma – det kan være 30 000 °C varmt der. Et lyn varer et kvart sekund og kan ha fire hovedutladninger. Da overføres strømstøt på ca. 10 000 ampere.
