Før 1820 var de magneter man kunne fremstille ikke særlig kraftige. De kunne jo ikke blive kraftigere end de magnetjernsten man kunne finde i naturen. Men i 1820 opdagede den danske fysiker Hans Christian Ørsted (1777-1851), at der opstår et magnetfelt omkring en ledning, når en elektrisk strøm bliver sendt igennem den. Nu var vejen for elektromagnetisme banet, elektromagneterne var mange gange kraftigere end magnetjernsten eller andre naturlige magneter.

Kobber er et af de metaller, der ikke tiltrækkes af en magnet. En magnetnål vil derfor ikke slå ud til siden, hvis man holder en kobberledning i nærheden af den. Men der sker noget, hvis man sender elektrisk strøm gennem ledningen. Der dannes nemlig et magnetfelt omkring ledningen. Hvis man holde ledningen over magnetnålen vil slå ud som ses herunder. Og modsat hvis ledningen holdes under.

• Grib med højre hånd om ledningen, så tommelfingeren peger i strømmens retning.
• Fingerspidserserne vil da pege i magnetfeltets retning.

Hans Christian Ørsted (1777-1851) er en af de få danske fysikere, der skaffede sig et verdensnavn for sit videnskabelig arbejde.

Fra en af ørsteds elever ved man, at han ikke brød sig om fremmedord. Ørsted startede gerne sin undervisning med at oversætte fremmedordene. En del af fremmedordene lod sig dog ikke oversætte direkte. Ørsted indførte derfor selv nogle dansk lydende navne for dem. Navne som ilt, brint, rumfang og vægtfylde er indført af Ørsted.

Ørsted var grebet af tidens filosofi, hvis tanke var, at hele naturen, trods dens mangfoldighed, er en helhed. men godtog ikke en teori uden først at afprøve den.

Det var i danne filosofis ånd, at et af tidens store spørgsmål inden for fysikken var, om der mon skulle være en forbindelse mellem elektricitet og magnetisme? Noget tydede på, at det var en forbindelse, men ingen havde kunnet bevise det.

Formodningen om en forbindelse mellem elektricitet og magnetisme støttede sig bl.a. til den iagttagelse, at en magnetnål blev urolig, når et lyn slog ned i nærheden af den. Til tider kunne magnetnålen ligefrem bliver ommagnetiseret ved lynnedslaget.

Fra 1800 til 1820 eksperimenterede Ørsted for at finde en metode til at frembringe magnetisme ved hjælp af elektricitet, alt sammen uden afgørende resultat.

Man så en forårsdag i 1820, da Ørsted holdt en af sine mange forelæsninger om elektricitet skete der noget. På et borg stod blandt andet et kompas og et galvanisk element. Pludselig afbrød Ørsted forelæsningen. Han havde fået den indskydelse at undersøge, om magnetnålen kunne påvirkes af en strømførende ledning. Da han holdt den strømførende ledning på langs af magnetnålen, slog denne ud til siden, elektronmagnetismen var opdaget.

Ørsteds påvisning af, at der er et magnetfelt omkring en strømførende ledning, var den tids største opdagelse, og banede vejen for opfindelsen af elektromagneten.

Ørsted beskæftigede sig med mange ting. i 1824 lykkedes det ham at fremstille stoffet aluminium. Fem år senere, i 1829, blev han direktør for den ny oprettede Polyteknisk Læreanstalt. Det blev Ørsteds fortjeneste, at skolen blev en videnskabelig højskole med de videnskabelige grunddiscipliner: matematik, fysik og kemi.

Hvis man danner en cirkel af en elektrisk ledning, vil man opdage, at den danner et kraftigere magnetfelt end den udstrakte ledning. Den cirkulære vinding virker som en lille kort magnet. Når elektrisk strøm sendes gennem en spole optræder den som en magnet.

En magnet, der består af en spole og en jernkerne, kaldes en elektromagnet.

Elektromagnetens poler.

Strømmens retning har betydning for, hvor nord- og sydpolen dannes.

Når man kender strømmens retning i en spole, kan man finde elektromagnetens ved hjælp af gribereglen.

• Grib med højre hånd om spolen, så fingerspidserne peger i strømmens retning.
• Nordpolen vil da være tommelfingersiden.

I stedet for at påvirke jernkernen med en magnet, kan man anbringe den i en spole. Det magnetfelt der dannes inde i spolen, når der sendes elektrisk strøm igennem den, vil så ensrette nogle af småmagneterne i jernkerne, dvs. at småmagneterne drejes i samme retning som spolens magnetfelt. Jernkernes og spolens feltlinier udgør tilsammen ét magnetfelt med endnu flere feltlinier, og elektromagneten får således en større magnetisk kraft end den spolen alene har. I praktiske anvendelser af elektromagneter er man interesseret både i at kunne frembringe kraftige magnetfelter og i at kunne fjerne disse felter igen ved at skrue ned for strømmen i magnetens spole. Derfor er jernkernen af blødtmetal eller et andet materiale med tilsvarende magnetiske egenskaber.

En af dem, der, efter H. C. Ørsteds opdagelse af elektromagnetismen, begyndte at eksperimentere med elektricitet og magnetisme, var fysikeren André Ampere (1775-1836). Ampere gjorde som den første den iagttagelse, at en elektrisk ledning formet som en cirkel virker som en lille magnet. Han forestillede sig derfor, at også magnetisme i en magnet var et udtryk for cirkulære elektrisk strømme i den. Ampere forestillede sig de cirkulære strømme i en permanent magnet: De cirkulære strømme ophæver hinanden inden i magneten, men ud mod overfladen går de alle samme vej. Ude ved overfladen virker strømmene som en vinding, der er lagt rundt om magneten. I følge Amperes teori er magnetisme en form for elektricitet. I dag ved man, at der er meget rigtigt i dette, og at forklaring skal søges i atomteorien, men dengang Ampere fremsatte sin teori, var atomets bygning og funktion endnu ikke natur.

Niels Bohrs atommodel danner baggrunde for viden, man i dag kende om magnetismens natur. I følge Bohrs atommodel kredser elektroner rundt om en positiv kerne. Ved denne kredsende bevægelse fremkalder elektronerne elektriske strømme, som det kunne fristende at fortolke som de cirkulære strømme, Ampere forestillede sig, der var i en magnet.

Det er imidlertid i vor tid lykkedes at vise, at det samlede magnetiske felt fra kredsende elektroner er alt for svag til at skabe den magnetiske kraft, man kender fra en permanent magnet. Men det er nu alligevel elektronerne, der bevirker, at et stof er magnetisk. Men det er nu alligevel elektronerne, der bevirker, at et stof er magnetisk. Det har nemlig vist sig, at en elektron ikke kun kredser rundt om atomkerne, men og roterer omkring sin egen akse med stor fart.

• Elektronens rotation omkring sin egen akse får den til at virke som en lille magnet.

Derimod vil der i atomerne hos de magnetiserbare stoffer være en eller to elektroner, der ikke hat dannet par med en anden elektron, de er uparrede.

• Et atom med uparrede elektroner virker som en lille magnet.

Dertil kommer, at i et magnetiserbart vil de uparrede elektroner inden for et vist område påvirke hinanden, så atomernes magnetiske felt kommer til at virke i samme retning. Sådanne områder kaldes domæner.

Domænerne er mikroskopiske områder, der virker stærkt magnetiske. Det er de enkelte domæner, man tidligere har omtalt som små magneter. I et umagnetisk, men magnetiserbart stof virker domænernes felter i tilfældige retninger, således at de ophæver hinandens magnetiske virkninger udadtil. I et magnetisk stof derimod virker de fleste domæners felt i samme retning.

Jo flere småmagneter der ensrettes i jernkernen på en elektromagnet, jo større vil den magnetiske virkning blive. Hvor mange småmagneter der ensrettes af spolen magnetfelt afhænger af to ting:

• Antallet af vindinger i spolen.
• Hvor stærk strøm, der går gennem spolen.

Strømstyrken har betydning for elektromagnetens styrke

Spolen vindingstal har betydning for elektromagnetens styrke.

• En elektromagnets styrke afhænger at strømstyrken og vindings tallet.

Jorden er opbygget på den måde:

• Den indre kerne (6000km-4500km) er hovedsageligt en blanding af jern og nikkel i fast form.
• Den ydre kerne (4500km-3000km) er hovedsageligt en blanding af jern og nikkel i flydende form.
• Kappen (3000km-900km) består af forskellige bjergarter, yderst er den fast, og blødere indefter. Jordskorpen (900km-0km) er den yderste del af kappen.

Man mener, at Jordens magnetfelt dannes ved at den flydende ydre kerne roterer i forhold til kappen.

Det sker på den måde, at:

• ved gnidningen mellem kappen og kernen bliver der revet elektroner væk fra nogle af atomerne i det flydende metal (der dannes ioner).
• derved frembringes en roterende elektrisk strøm i det roterende metal.
• den roterende strøm i den ydre kerne frembringer Jordens magnetfelt.

I perioder på fra nogle timer til nogle dage kan Jordens magnetfelt på grund af magnetiske storme afgive temmelig meget fra det regelmæssige mønster.

Den evne, som visse materialer har til at bevare et magnetfelt, udnytter man blandt andet i magnetbånd til musikbånd, i videoanlæg, i plader til datamaskiner og så videre.

I industrien bruger an elektromagneter, når man skal flytte store tunge genstande af jern. Moderne elektromagneter kan let løfte 25000 kg jern. En elektromagnetisk kran består ofte af flere elektromagneter.

Telegrafen blev opfundet i 1884 af amerikaneren Samuel Morse (1791-1871). Man har lavet et specielt alfabet til telegrafen og opkaldt det efter S. Morse: morse-alfabetet.

Telegrafen virker sådan:

• Når telegrafnøglen (afbryderen) trykkes ned, sluttes strømmen, og elektromagneten tiltrækker vippearmen.
• Ved vippearmens bevægelse trykkes dens spids mod papirstrimlen, som på den modsatte bliver farvet af den lille rulle dér, hvor vippearmens spids trykker.
• Et urværk søger for, at strimlen hele tiden trækkes frem.

Telefonen blev opfundet i 1876 af amerikaneren Graham Bell (1847-1922) under forsøg med apparater til undervisning af døve. I telefonen bruges elektromagneten ved omsætning mellem elektriske impulser og lyde.

Når man taler ind i telefontragten, vil lydsvingningerne ramme en tynd jernplade. Den tynde jernplade bliver påvirket af lydsvingerne og presser nogle kulkorn sammen. Derved opstår der ændringer i strømmen (modstanden ændres), som gennem ledningerne kan overføres til høretelefonen. En høretelefon er i virkeligheden en lille højtaler. Den består af en elektromagnet, der kan få en tynd jernplade til svinge i takt med strømændringerne. Den tynde jernplade skubber til luftens molekyler, der så igen skubber til trommehinderne i vores øre.

I en højtaler er det spolen, der bevæger sig forhold til den permanente magnet. I en højtaler er den frit bevægelige spole fastgjort i papkeglen, og kan på dan måde sætte store mængder luft i svingninger.

Man har tidligere set, at magnetfeltet omkring en elektrisk ledning kan får en magnetnål til at bevæge sig. Hvis omvendt magneten er fast og ledningen er bevægelig, så vil man se, at det nu er ledningen, der reagerer, dvs. bevæger sig. På grund af denne gensidige påvirkning siger man, at der er en vekselvirkning mellem den elektriske ledning og magneten.

Det der er afgørende for hvilken side ledningen slår ud til er:

• Strømmens retning i ledningen.
• Magnetfeltets retning.

Siden kan man finde ud af ved at bruge lillefingereglen.

• Hold højre hånd langs ledningen, så fingerspidserne peger i strømmens retning.
• Hånden skal holdes, så feltlinierne fra magnetens nordpol går ind i håndfladen.
• Ledningen vil da slå ud til lillefingersiden.

Amperemetre og voltmetre er ofte bygget op omkring samme slags drejspoleinstrument, et såkaldt milliamperemeter.

Et amperemeter består af et milliamperemeter, der er parallelforbundet med en modstand, der er mindre end milliamperemeterets modstand.

Jo mindre den parallelforbundne modstand er, jo mere strøm vil der løbe uden om milliamperemeteret.

Et galvanometer er et milliamperermeter, der er indrettet til at kunne måle særligt små strømstyrker.

Et voltmeter kan man lave ved blot at ændre skalaen på milliamperemeteret, er meget lille, fx 0,1 V, mens man ofte er interesseret i at kunne måle større spænding. Man kan da ændre voltmeterets måleområde ved at serieforbinde en formodstand med milliamperemeteret. Voltmeterets modstand er da summen af de to modstande.

Grunden til at man således kan ændre måleområdet, finde man også i Ohms lov: Jo større modstanden gøres , jo større spænding skal der til for at give samme strømstyrke.