Komposisi elektromagnet, bahagian, bagaimana ia berfungsi dan aplikasi

A Elektromagnet Ia adalah peranti yang menghasilkan magnet dari arus elektrik. Sekiranya arus elektrik terhenti, maka medan magnet juga hilang. Pada tahun 1820 didapati bahawa arus elektrik menghasilkan dalam persekitarannya sebagai medan magnet. Empat tahun kemudian elektromagnet pertama dicipta dan dibina.

Elektromagnet pertama terdiri daripada ladam besi yang dicat dengan varnis penebat, dan di atasnya lapan belas lapan belas putaran dawai tembaga tanpa wayar penebat elektrik telah dibanjiri.

Rajah 1. Elektromagnet. Sumber: Pixabay

Elektromagnet moden boleh mempunyai pelbagai cara bergantung kepada penggunaan akhir yang akan diberikan kepada mereka; Dan ia adalah kabel yang diasingkan dengan varnis dan bukan teras besi. Bentuk teras besi yang paling biasa adalah silinder, di mana dawai tembaga terpencil digulung.

Elektromagnet boleh dilakukan hanya dengan menghasilkan medan magnet yang embopinous, tetapi nukleus besi melipatgandakan keamatan medan.

Apabila arus elektrik melewati penggulungan elektromagnet, teras besi adalah magnetiza. Iaitu, detik -detik magnet intrinsik bahan diselaraskan dan ditambah meningkatkan jumlah medan magnet.

Magnet seperti itu diketahui sekurang -kurangnya dari 600 hingga.C., Semasa Tales Greek de Mileto bercakap secara terperinci mengenai magnet. Magnetit, mineral besi, menghasilkan magnet secara semulajadi dan kekal.

[TOC]

Kelebihan Elektromagnet

Kelebihan elektromagnet yang tidak diragukan ialah medan magnet dapat ditubuhkan, meningkat atau dikeluarkan melalui kawalan arus elektrik. Apabila pembuatan magnet kekal, elektromagin diperlukan. 

Sekarang, mengapa ini berlaku? Jawapannya adalah bahawa magnetisme adalah intrinsik kepada perkara dan juga elektrik, tetapi kedua -dua fenomena menunjukkan diri mereka hanya dalam keadaan tertentu.

Walau bagaimanapun, boleh dikatakan bahawa sumber medan magnet adalah beban elektrik dalam gerakan atau arus elektrik. Di dalam perkara ini, di peringkat atom dan molekul, arus yang menghasilkan medan magnet ke semua arah yang membatalkan satu sama lain dihasilkan. Itulah sebabnya bahan biasanya tidak menunjukkan kemagnetan.

Cara terbaik untuk menjelaskannya adalah untuk berfikir bahawa momen magnetik kecil (momen magnetik) yang menunjukkan ke dalam semua arah ditempatkan di dalam subjek, sehingga kesan makroskopik mereka dibatalkan.

Dalam bahan ferromagnetik, momen magnetik dapat menyelaraskan dan membentuk kawasan yang dipanggil Domain magnet. Apabila medan luaran digunakan, domain ini diselaraskan.

Boleh melayani anda: konduktansi: formula, pengiraan, contoh, latihan

Apabila medan luaran dikeluarkan, domain ini tidak kembali ke kedudukan rawak asalnya, tetapi tetap sejajar. Dengan cara ini, bahan itu dimagnetkan dan membentuk magnet kekal.

Komposisi dan bahagian elektromagnet

Elektromagnet terdiri daripada:

- Kabel terpencil berliku dengan varnis.

- Nukleus besi (pilihan).

- Sumber semasa, yang boleh berterusan atau bergantian.

Rajah 2. Bahagian elektromagnet. Sumber: Diri Diri.

Penggulungan adalah pemandu yang melewati arus yang dihasilkan oleh medan magnet dan didaftarkan dalam bentuk musim bunga.

Dalam penggulungan, giliran atau giliran biasanya sangat bersama. Itulah sebabnya sangat penting bahawa kabel yang dilakukan oleh penggulungan mempunyai penebat elektrik, yang dicapai dengan varnis khas. Tujuan varnishing adalah bahawa walaupun gilirannya dikumpulkan dan menyentuh satu sama lain, mereka tetap terpencil secara elektrik dan semasa mengikuti kursus lingkaran mereka.

Semakin besar ketebalan pemacu penggulungan, semakin besar intensiti semasa akan menyokong kabel, tetapi ia mengehadkan jumlah giliran yang dapat dibanjiri. Oleh sebab itu, banyak gegelung elektromagnet menggunakan kabel nipis.

Medan magnet yang dihasilkan akan berkadar dengan arus yang melewati pemandu penggulungan dan juga berkadar dengan ketumpatan tembakan. Ini bermakna bahawa lebih banyak giliran per unit panjang diletakkan, semakin besar intensiti medan.

Semakin banyak mengetatkan tulang belakang penggulungan adalah, semakin besar bilangan yang sesuai dengan panjang tertentu, meningkatkan ketumpatannya dan oleh itu medan yang dihasilkan. Ini adalah satu lagi sebab mengapa elektromagnet menggunakan kabel terpencil dengan varnis dan bukannya plastik atau bahan lain, yang akan menambah ketebalan.

Solenoid

Dalam solenoid silinder atau electriman seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2, intensiti medan magnet akan diberikan oleh hubungan berikut:

B = μ ⋅N ⋅ I

Di mana B adalah medan magnet (atau induksi magnet), yang dalam unit sistem antarabangsa diukur di Tesla, μ adalah kebolehtelapan magnet nukleus, n adalah ketumpatan giliran atau bilangan giliran untuk setiap meter dan akhirnya arus Saya yang beredar melalui penggulungan yang diukur dalam amp (a).

Kebolehtelapan magnet nukleus besi bergantung kepada aloi dan biasanya antara 200 dan 5000 kali kebolehtelapan udara. Dalam faktor yang sama bidang yang dihasilkan didarabkan berkenaan dengan elektromagnet tanpa teras besi. Kebolehtelapan udara kira -kira sama dengan vakum, iaitu μ₀= 1.26 × 10^-6 T*m/a.

Boleh melayani anda: matahari

Bagaimanakah ia berfungsi?

Untuk memahami fungsi elektromagnet, perlu memahami fizik magnet.

Mari kita mulakan dengan kabel lurus mudah yang mengangkut arus I, arus ini menghasilkan medan magnet B di sekitar kabel.

Rajah 3. Medan magnet yang dihasilkan oleh kabel lurus. Sumber: Wikimedia Commons

Garis medan magnet di sekitar kabel lurus adalah bulatan sepusat di sekitar kabel pemandu. Garis medan memenuhi peraturan tangan kanan, iaitu, jika ibu jari tangan kanan titik ke arah arus, empat jari tangan yang lain akan menunjukkan arah peredaran garis medan magnet.

Medan magnet kabel lurus

Medan magnet kerana kabel lurus pada jarak r itu:

Ini bermakna bahawa setengah sentimeter dari pemandu medan magnet adalah 40 juta tesla, dari urutan medan magnet tanah yang sama.

Katakan kita melipat kabel supaya ia membentuk bulatan atau spase, maka garis medan magnet di dalamnya datang bersama -sama menunjuk semua ke arah yang sama, menambah dan menguatkan diri mereka. Di bahagian dalam Gelung o Lingkaran medan lebih sengit daripada di luar, di mana garis medan dipisahkan dan lemah.

Rajah 4. Medan magnet yang dihasilkan oleh dawai bulatan. Sumber: Wikimedia Commons

Medan magnet di tengah gelung

Medan magnet yang dihasilkan di tengah -tengah spas radio ke yang mengangkut arus saya ialah:

Ini bermakna bahawa di tengah -tengah satu sentimeter lingkaran diameter medan magnet akan menjadi 125.7 juta tesla. Nilai -nilai ini menunjukkan bahawa kesan lipatan pemandu dalam bentuk bulat meningkatkan medan magnet di tengah bulatan, yang masih 0.5 cm dari pemandu.

Kesannya mendarabkan jika kita mendapat kabel setiap kali supaya ia mempunyai dua, tiga, empat, ... dan banyak giliran. Apabila kita melancarkan kabel berbentuk spring dengan medan magnet yang sangat baik di dalam musim bunga, ia adalah seragam dan sangat sengit, sementara di luarnya hampir sifar.

Katakan kami melancarkan kabel dalam lingkaran 30 pusingan dalam diameter 1 cm panjang dan 1 cm. Ini memberikan kepadatan buih 3000 pusingan setiap meter.

Boleh melayani anda: apakah sifat perkara? (Dengan contoh)

Medan magnet solenoid yang ideal

Dalam solenoid yang ideal, medan magnet di dalamnya diberikan oleh:

Ini bermaksud bahawa medan magnet semakin meningkat sehingga kira -kira 377,000 juta -souls dari Tesla.

Singkatnya, pengiraan kami untuk kabel yang membawa 1 amperium semasa dan mengira medan magnet dalam microteslas, sentiasa 0.5 cm jauh ke kabel dalam konfigurasi yang berbeza:

1. Kabel lurus: 40 microteslas.
2. Kabel dalam bulatan 1 cm diameter: 125 microteslas.
3. 300 pusingan lingkaran dalam 1 cm: 3770 microteslas = 0.003770 Tesla.

Tetapi jika kita menambah lingkaran teras besi dengan elaun relatif 100, maka medan itu berlipat ganda 100 kali, iaitu 0.37 Tesla.

Ia juga mungkin Ke:

Bahan ferromagnetik mempunyai ciri bahawa medan magnet B tepu pada nilai maksimum tertentu. Dalam nukleus besi dengan kebolehtelapan yang lebih besar nilai ini antara 1.6 dan 2 tesla.

Dengan mengandaikan medan magnet ketepuan 1.6 tesla, daya per meter persegi kawasan teras besi yang dijalankan oleh elektromagnet akan menjadi 10^6 Newton bersamaan dengan daya 10^5 kilogram, iaitu, 0.1 tan oleh meter persegi seksyen silang.

Ini bermakna bahawa elektromagnet dalam medan tepu Tesla 1.6 memancarkan daya 10 kg pada nukleus besi 1 cm² bahagian silang.

Aplikasi Elektromagnet

Elektromagnes adalah sebahagian daripada banyak peranti dan peranti. Sebagai contoh, mereka hadir di dalam:

- Motor elektrik.

- Alternator dan Dynamos.

- Pembesar suara.

- Geganti atau suiches elektromekanik.

- Timbres elektrik.

- Injap solenoid untuk kawalan aliran.

- Cakera komputer keras.

- Kren skala skala.

- Pemisah logam dari sisa bandar.

- Brek elektrik kereta api dan trak.

- Mesin imej resonans magnetik nuklear.

Dan banyak lagi peranti.

Rujukan

1. Garcia, f. Medan magnet. Pulih dari: www.Sc.Ehu.adalah
2. Tagueña, j. Dan Martina, dan. Magnetisme. Dari kompas hingga putaran. Diperolehi daripada: Adigital Perpustakaan.Ilce.Edu.mx.
3. Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. Ke -14. Ed. Jilid 2. 921-954.
4. Wikipedia. Elektromagnet. Pulih dari: wikipedia.com
5. Wikipedia. Elektromagnet. Pulih dari: wikipedia.com
6. Wikipedia. Magnetisasi. Pulih dari: wikipedia.com