Zloženie elektromagnetu, časti, ako funguje a aplikácie

A elektromagnet Je to zariadenie, ktoré vytvára magnetizmus z elektrického prúdu. Ak elektrický prúd prestane, potom zmizne aj magnetické pole. V roku 1820 sa zistilo, že elektrický prúd vyrába vo svojom prostredí magnetické pole. O štyri roky neskôr bol vynájdený a postavený prvý elektromagnet.

Prvý elektromagnet pozostával z železnej podkovy maľovanej izolačným lakom a na ňom bolo ohromených osemnásť osemnástich rotách medeného drôtu bez elektrického izolačného drôtu.

postava 1. Elektromagnet. Zdroj: Pixabay

Moderné elektromagnety môžu mať rôzne spôsoby v závislosti od konečného použitia, ktoré im bude poskytnuté; A je to kábel, ktorý je izolovaný lakom a nie železným jadrom. Najbežnejšia forma železného jadra je valcová, na ktorej sa valí izolovaný medený drôt.

Elektromagnet sa dá vykonať iba s embopinóznym produkujúcim magnetické pole, ale jadro železa vynásobí intenzitu poľa.

Keď elektrický prúd prechádza vinutím elektromagnetu, železné jadro je magnetiza. To znamená, že vnútorné magnetické momenty materiálu sú zarovnané a pridané zintenzívnenie celkového magnetického poľa.

Magnetizmus ako taký je známy aspoň od 600 do.C., Keď grécke príbehy de Mileto hovorí podrobne o magnete. Magnetit, minerál železa, vytvára magnetizmus prirodzene a natrvalo.

[TOC]

Elektromagnety výhody

Nepochybnou výhodou elektromagnetov je to, že magnetické pole môže byť stanovené, zvýšené alebo odstránené kontrolou elektrického prúdu. Pri výrobe trvalých magnetov sú potrebné elektromagíny. 

Prečo sa to stane? Odpoveď znie, že magnetizmus je vlastný záležitosť aj elektrina, ale oba javy sa prejavujú iba za určitých podmienok.

Dá sa však povedať, že zdrojom magnetického poľa je elektrické zaťaženie v pohybe alebo elektrický prúd. Vo vnútri záležitosti, na atómovej a molekulárnej úrovni, tieto prúdy, ktoré produkujú magnetické polia vo všetkých smeroch, ktoré sa navzájom rušia. Preto materiály normálne nevykazujú magnetizmus.

Najlepším spôsobom, ako to vysvetliť, je myslieť si, že malé magnetické momenty (magnetické momenty), ktoré ukazujú vo všetkých smeroch, sú umiestnené vo vnútri subjektu, takže ich makroskopický účinok je zrušený.

Vo feromagnetických materiáloch môžu magnetické momenty zarovnať a tvoriť oblasti nazývané Magnetické domény. Ak sa použije externé pole, tieto domény sú zarovnané.

Môže vám slúžiť: vodivosť: vzorce, výpočet, príklady, cvičenia

Keď je externé pole odstránené, tieto domény sa nevracajú do svojej pôvodnej náhodnej polohy, ale zostávajú čiastočne zarovnané. Týmto spôsobom je materiál magnetizovaný a tvorí permanentný magnet.

Zloženie a časti elektromagnetu

Elektromagnet sa skladá z:

- Izolovaný vinutie kábla s lakom.

- Železné jadro (voliteľné).

- Súčasný zdroj, ktorý môže byť nepretržitý alebo striedavý.

Obrázok 2. Časti elektromagnetu. Zdroj: Self Made.

Vinutie je vodič, ktorý prechádza prúdom produkovaným magnetickým poľom a je zaradený do formy pružiny.

Pri vinutí sú zákruty alebo zákruty zvyčajne veľmi spolu. Preto je mimoriadne dôležité, aby kábel, s ktorým sa vykonáva vinutie, má elektrický izolátor, ktorý sa dosahuje špeciálnym lakom. Účelom lakovania je, že aj keď sú otáčky zoskupené a navzájom sa dotýkajú, zostávajú elektricky izolované a prúd sleduje ich špirálu.

Čím väčšia je hrúbka vodiča vinutia, tým väčšia je intenzita prúdu podporu kábla, ale obmedzuje celkový počet zákrut, ktoré je možné ohromiť. Z tohto dôvodu veľa elektromagnetových cievok používa tenký kábel.

Vytvorené magnetické pole bude úmerné prúdu, ktorý prechádza vodičom vinutia a tiež úmerný hustote paľby. To znamená, že čím viac zákrut na jednotku dĺžky je umiestnené, tým väčšia je intenzita poľa.

Čím viac sú sprísnené prasknutia vinutia, tým väčšie je počet, ktorý sa zmestí do danej dĺžky, zvyšuje jej hustotu, a teda výsledné pole. To je ďalší z dôvodov, prečo elektromagnety používajú izolovaný kábel s lakom namiesto plastu alebo iného materiálu, ktorý by pridal hrúbku.

Solenoid

V valcovom solenoide alebo elektriman, ako je ten, ktorý je znázornený na obrázku 2, bude intenzita magnetického poľa daná nasledujúcim vzťahom:

B = μ⋅n⋅i

Kde B je magnetické pole (alebo magnetická indukcia), ktoré sa v jednotkách medzinárodného systému meria v Tesle, μ je magnetická priepustnosť jadra, n je hustota zákrut alebo počet zákrut pre každý meter a nakoniec prúd I, ktorý cirkuluje vinutím, ktoré sa meria v AMP (A).

Magnetická priepustnosť jadra železa závisí od jeho zliatiny a je zvyčajne medzi 200 a 5000 -násobkom priepustnosti vzduchu. V tom istom faktore sa výsledné pole vynásobí vzhľadom na elektromagnet bez železného jadra. Priepustnosť vzduchu je približne rovná priepustnosti vákua, čo je μ₀= 1,26 × 10^-6 T*m/a.

Môže ti slúžiť: slnko

Ako to funguje?

Aby sme pochopili fungovanie elektromagnetu, je potrebné porozumieť fyzike magnetizmu.

Začnime jednoduchým priamym káblom, ktorý prepravuje prúd I, tento prúd vytvára magnetické pole B okolo kábla.

Obrázok 3. Magnetické pole vyrábané priamym káblom. Zdroj: Wikimedia Commons

Magnetické polia potrubia okolo priameho kábla sú sústredné kruhy okolo kábla vodiča. Poľné čiary spĺňajú pravidlo pravej ruky, to znamená, že ak palec pravej ruky smeruje v smere prúdu, ostatné štyri prsty pravej ruky označia smer obehu riadkov magnetického poľa.

Magnetické pole priameho kábla

Magnetické pole v dôsledku priameho kábla vo vzdialenosti R je:

To znamená, že pol centimetra od vodiča je magnetické pole 40 miliónov Tesla, rovnaké poradie pozemného magnetického poľa.

Predpokladajme, že kábel zložíme tak, aby tvoril kruh alebo výklenok, potom sa magnetické polia čiary vnútornej strany spájajú a ukazujú a ukazujú a posilňujú sa a posilňujú sa. Vo vnútri Slučka o Kruh je intenzívnejšie ako zvonku, kde sú línie poľa oddelené a oslabené.

Obrázok 4. Magnetické pole produkované kruhovým drôtom. Zdroj: Wikimedia Commons

Magnetické pole v strede slučky

Výsledné magnetické pole v strede rádiového spary do To prepravuje prúd i je:

To znamená, že v strede špirálového centimetra v priemere bude magnetické pole 125,7 milióna Tesla. Tieto hodnoty ukazujú, že účinok skladania vodiča v kruhovej forme zintenzívňuje magnetické pole v strede kruhu, ktorý je stále 0,5 cm od vodiča.

Účinok sa znásobuje, ak dostaneme kábel zakaždým, aby mal dve, tri, štyri, ... a veľa zákrut. Keď vyhodíme pružinový kábel s veľmi dobre magnetickým poľom vo vnútri pružiny, je rovnomerné a veľmi intenzívne, zatiaľ čo na vonkajšej strane je prakticky nula.

Predpokladajme, že kábel hodíme do 30 kôl špirály v 1 cm dlhej a 1 cm s priemerom. To dáva hustotu peny s 3 000 kolami na meter.

Môže vám slúžiť: Aké sú vlastnosti hmoty? (S príkladmi)

Ideálne solenoidové magnetické pole

V ideálnom solenoide je magnetické pole vo vnútri dané:

To znamená, že magnetické pole sa zintenzívnilo až na približne 377 000 miliónov -zborov z Tesly.

Stručne povedané, naše výpočty pre kábel, ktorý vedie 1 prúdový amperium, a výpočet magnetického poľa v mikrotetesách, vždy 0,5 cm od kábla v rôznych konfiguráciách:

1. Priamy kábel: 40 mikroteteslas.
2. Kábel v kruhu s priemerom 1 cm: 125 mikroteteslas.
3. 300 kôl špirála v 1 cm: 3770 mikroteteslas = 0,003770 Tesla.

Ale ak pridáme do špirály železné jadro s relatívnym príspevkom 100, potom sa pole vynásobí 100 -krát, to je 0,37 Tesla.

Je to tiež možné Do:

Feromagnetické materiály majú charakteristiku, že magnetické pole B je nasýtené v určitej maximálnej hodnote. V jadrách železa s väčšou priepustnosťou je táto hodnota medzi 1,6 a 2 Tesla.

Za predpokladu, že magnetické pole saturácie 1,6 Tesla, sila na štvorcový meter oblasti železného jadra vykonávaného elektromagnetom bude 10^6 Newtonov ekvivalent k 10^5 kilogramom, to znamená 0,1 ton štvorcového meter prierez.

To znamená, že elektromagnet v saturačnom poli 1,6 TESLA vyvíja 10 kg silu na železné jadro 1 cm² prierez.

Elektromagnetové aplikácie

Elektromagnes sú súčasťou mnohých zariadení a zariadení. Napríklad sú prítomné vo vnútri:

- Elektrické motory.

- Alternátory a dynamos.

- Reproduktory.

- Elektromechanické relé alebo suiches.

- Elektrické dreviny.

- Solenoidové ventily na riadenie prietoku.

- Tvrdé počítačové disky.

- Žeriavy škálovania.

- Oddeľovače kovov od mestského odpadu.

- Elektrické brzdy vlakov a nákladných vozidiel.

- Stroje na jadrovú magnetickú rezonanciu.

A mnoho ďalších zariadení.

Odkazy

1. Garcia, f. Magnetické pole. Obnovené z: www.Scrping.Ehu.je
2. Tagueña, j. A Martina a. Magnetizmus. Od kompasu po rotáciu. Zdroj: Knižnica Adigital.Ilce.Edu.mx.
3. Sears, Zemansky. 2016. Fyzika univerzity s modernou fyzikou. 14. Edimatizovať. Zväzok 2. 921-954.
4. Wikipedia. Elektromagnet. Získané z: Wikipedia.com
5. Wikipedia. Elektromagnet. Získané z: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Magnetizácia. Získané z: Wikipedia.com