Kompozycja elektromagnetu, części, jak to działa i aplikacje

A elektromagnes Jest to urządzenie, które wytwarza magnetyzm z prądu elektrycznego. Jeśli prąd elektryczny ustanie, pole magnetyczne również znika. W 1820 r. Odkryto, że prąd elektryczny wytwarza w swoim środowisku pole magnetyczne. Cztery lata później wynaleziono i zbudowano pierwszy elektromagnet.

Pierwszy elektromagnet składał się z żelaznego podkowy pomalowanego lakierem izolacyjnym, a na nim osiemnaście obrotu drutu miedzianego bez elektrycznego drutu izolacyjnego zostało przytłoczone.

Rysunek 1. Elektromagnes. Źródło: Pixabay

Nowoczesne elektromagnety mogą mieć różne sposoby w zależności od ostatecznego użycia, które zostaną im nadane; I jest to kabel izolowany lakierem, a nie żelaznym rdzeniem. Najczęstszą postacią żelaznego rdzenia jest cylindryczna, na której toczy się izolowany drut miedziany.

Elektromagnet można wykonać tylko za pomocą pola magnetycznego, ale jądro żelaza mnoży intensywność pola.

Gdy prąd elektryczny przechodzi przez uzwojenie elektromagnetu, żelaznym rdzeniem jest magnetyza. Oznacza to, że wewnętrzne momenty magnetyczne materiału są wyrównane i dodawane intensyfikujące całkowite pole magnetyczne.

Magnetyzm jako taki znany jest co najmniej od 600 do.C., Kiedy greckie opowieści de Mileto szczegółowo mówi o magnecie. Magnetyt, żelazny minerał, produkuje magnetyzm naturalnie i trwale.

[TOC]

Zalety elektromagnety

Niewątpliwą zaletą elektromagnetów jest to, że pole magnetyczne można ustalić, zwiększyć lub usunąć poprzez kontrolę prądu elektrycznego. Podczas produkcji magnesów stałych konieczne są elektromaginy. 

Teraz, dlaczego tak się dzieje? Odpowiedź jest taka, że ​​magnetyzm jest niezbędny zarówno do materii, jak i elektryczności, ale oba zjawiska objawiają się tylko w pewnych warunkach.

Można jednak powiedzieć, że źródłem pola magnetycznego są obciążenia elektryczne w ruchu lub prądu elektrycznym. Wewnątrz materii, na poziomie atomowym i molekularnym, wytwarzane są prądy te wytwarzane pola magnetyczne we wszystkich kierunkach. Dlatego materiały zwykle nie wykazują magnetyzmu.

Najlepszym sposobem na wyjaśnienie, że jest myślenie, że małe momenty magnetyczne (momenty magnetyczne), które w różnych kierunkach znajdują się we wszystkich kierunkach, tak że ich efekt makroskopowy został anulowany.

W materiałach ferromagnetycznych momenty magnetyczne mogą wyrównać i tworzyć zwane regiony Domeny magnetyczne. Po zastosowaniu pola zewnętrznego domeny te są wyrównane.

Może ci służyć: przewodnictwo: formuły, obliczenia, przykłady, ćwiczenia

Po usunięciu pola zewnętrznego domeny nie wracają do pierwotnej pozycji losowej, ale pozostają częściowo wyrównane. W ten sposób materiał jest magnetyzowany i tworzy stały magnes.

Skład i części elektromagnetu

Elektromagnet składa się z:

- Izolowane okrzyk kabla z lakier.

- Jądro żelaza (opcjonalnie).

- Obecne źródło, które może być ciągłe lub alternatywne.

Rysunek 2. Części elektromagnetu. Źródło: Self Made.

Uzwojenie jest kierowcą, który przechodzi prąd wytwarzany przez pole magnetyczne i jest zapisany w postaci sprężyny.

W uzwojeniu zakręty lub zakręty są zwykle bardzo razem. Dlatego niezwykle ważne jest, aby kabel, z którym wykonuje się uzwojenie, ma izolator elektryczny, który jest osiągany za pomocą specjalnego lakieru. Celem lakierowania jest to, że nawet gdy zakręty są zgrupowane i dotykają ze sobą, pozostają one elektrycznie izolowane, a prąd podąża za ich spiralnym kursem.

Im większa grubość, jaką ma uzwojenie, tym większa intensywność prądu będzie obsługiwać kabel, ale ogranicza całkowitą liczbę zakrętów, które można przytłoczyć. Z tego powodu wiele cewek elektromagnetowych używa cienkiego kabla.

Wytworzone pole magnetyczne będzie proporcjonalne do prądu, który przechodzi przez sterownik uzwojenia, a także proporcjonalny do gęstości strzelania. Oznacza to, że im więcej zakrętów na jednostkę długości są umieszczane, tym większa intensywność pola.

Im bardziej zaostrzone są lopy uzwojenia, tym większa liczba, którą pasuje na danej długości, zwiększając jego gęstość, a zatem wynikowe pole. To kolejny z powodów, dla których elektromagnety używają izolowanego kabla z lakierem zamiast plastiku lub innego materiału, co dodałoby grubości.

Elektrozawór

W cylindrycznym elektromagunę lub elektrownie, takim jak ten pokazany na rycinie 2, intensywność pola magnetycznego zostanie podana przez następującą zależność:

B = μ⋅N⋅I

Gdzie B jest polem magnetycznym (lub indukcją magnetyczną), które w jednostkach układu międzynarodowego jest mierzone w Tesli, μ to przepuszczalność magnetyczna jądra, n jest gęstością zakrętów lub liczbą zakrętów dla każdego miernika, a nareszcie prądu prądowego I, który krąży przez uzwojenie mierzone w wzmacniaczach (a).

Magnetyczna przepuszczalność jądra żelaza zależy od jego stopu i zwykle wynosi od 200 do 5000 razy przepuszczalność powietrza. W tym samym czynniku powstałe pole jest mnożone w odniesieniu do elektromagnetu bez żelaznego rdzenia. Przepuszczalność powietrza jest w przybliżeniu równa przepuszczaniu próżni, czyli μ₀= 1,26 × 10^-6 T*m/a.

Może ci służyć: słońce

Jak to działa?

Aby zrozumieć funkcjonowanie elektromagnetu, konieczne jest zrozumienie fizyki magnetyzmu.

Zacznijmy od prostego prostego kabla, który przenosi prąd I, ten prąd wytwarza pole magnetyczne B wokół kabla.

Rysunek 3. Pole magnetyczne wytwarzane przez prosty kabel. Źródło: Wikimedia Commons

Pole magnetyczne wokół kabla prostego to koncentryczne kółka wokół kabla kierowcy. Linie pola spełniają zasadę prawej ręki, to znaczy, że jeśli kciuk prawej ręki wskazuje w kierunku prądu, pozostałe cztery palce prawej ręki wskazują kierunek krążenia linii pola magnetycznego.

Pole magnetyczne prostego kabla

Pole magnetyczne z powodu prostego kabla w odległości r to:

Oznacza to, że pół centymetra od kierowcy pole magnetyczne to 40 milionów Tesli, o tej samej kolejności pola magnetycznego lądu.

Załóżmy, że składamy kabel, aby tworzył okrąg lub spaz, a następnie linie pola magnetycznego wnętrza, które łączą się w tym samym kierunku, dodając i wzmacniając. Wewnątrz Pętla o okrążenie pole jest bardziej intensywne niż na zewnątrz, gdzie linie pola są oddzielone i osłabione.

Rysunek 4. Pole magnetyczne wytwarzane przez drut koło. Źródło: Wikimedia Commons

Pole magnetyczne w środku pętli

Powstałe pole magnetyczne w środku spazy radiowej Do który przenosi bieżącą I to:

Oznacza to, że w środku spiralnej średnicy pola magnetyczna będzie 125,7 miliona Tesli. Wartości te pokazują, że efekt składania sterownika w postaci okrągłej nasila pole magnetyczne w środku koła, które jest nadal 0,5 cm od kierowcy.

Efekt jest mnożący się, jeśli dostajemy kabel za każdym razem, aby miał dwa, trzy, cztery, ... i wiele tury. Kiedy zwijamy kabel w kształcie sprężyny z bardzo dobrze pole magnetyczne wewnątrz sprężyny, jest jednolite i bardzo intensywne, a na zewnątrz jest praktycznie zero.

Załóżmy, że zrównujemy kabel w 30 okrążeniach spiralnie o długości 1 cm i 1 cm. Daje to gęstość pianki 3000 lapów na metr.

Może ci służyć: jakie są właściwości materii? (Z przykładami)

Idealne elektromagnetyczne pole magnetyczne

W idealnym elektromagnesie pole magnetyczne w środku jest podane przez:

Oznacza to, że pole magnetyczne nasiliło się do około 377 000 milionów -sul z Tesli.

Krótko mówiąc, nasze obliczenia dla kabla, który prowadzi 1 amperium prądu i obliczając pole magnetyczne w mikrotezlaskach, zawsze 0,5 cm od kabla w różnych konfiguracjach:

1. Kabel prosty: 40 mikrotezlasków.
2. Kabel w okręgu o średnicy 1 cm: 125 mikrotezlasków.
3. 300 okrążeń spirali w 1 cm: 3770 mikrotezlasków = 0,003770 Tesla.

Ale jeśli dodamy do spirali żelazny rdzeń o względnym zasiłku 100, to pole mnoży się 100 razy, to jest 0,37 Tesla.

To jest również możliwe DO:

Materiały ferromagnetyczne mają charakterystykę, że pole magnetyczne B jest nasycone o pewnej maksymalnej wartości. W jądrach żelaza o większej przepuszczalności wartość ta wynosi od 1,6 do 2 Tesli.

Zakładając pole magnetyczne nasycenia 1,6 TESLA, siła na metr kwadratowy żelaznego obszaru rdzenia wykonywanego przez elektromagnet wyniesie 10^6 Newton równoważny 10^5 kilogramów siły, czyli 0,1 ton za metr kwadratowy przekroju przekroju przekroju.

Oznacza to, że elektromagnet w polu nasycenia Tesla 1,6 wywiera siłę 10 kg na jądro żelaza² przekroju.

Aplikacje elektromagnetu

Elektromagny są częścią wielu urządzeń i urządzeń. Na przykład są obecne w środku:

- Silniki elektryczne.

- Alternatory i Dynamos.

- Głośniki.

- Przekaźniki elektromechaniczne lub gardzi.

- Tymbry elektryczne.

- Zawory elektromagnetyczne do kontroli przepływu.

- Twarde dyski komputerowe.

- Skalowe dźwigi.

- Separatory metali z odpadów miejskich.

- Elektryczne hamulce pociągów i ciężarówek.

- Maszyny obrazowe rezonansu magnetycznego jądrowego.

I wiele innych urządzeń.

Bibliografia

1. Garcia, f. Pole magnetyczne. Odzyskane z: www.Sc.Ehu.Jest
2. Tagueña, J. I Martina i. Magnetyzm. Od kompasu do spinu. Źródło: biblioteka Adigital.Ilce.Edu.MX.
3. Sears, Zemansky. 2016. Fizyka uniwersytecka z nowoczesną fizyką. 14. Wyd. Głośność 2. 921-954.
4. Wikipedia. Elektromagnes. Odzyskane z: Wikipedia.com
5. Wikipedia. Elektromagnes. Odzyskane z: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Namagnesowanie. Odzyskane z: Wikipedia.com