Sähkömagneettikoostumus, osat, miten se toimii ja sovellukset

Eräs sähkömagneetti Se on laite, joka tuottaa magnetismia sähkövirrasta. Jos sähkövirta lakkaa, myös magneettikenttä katoaa. Vuonna 1820 havaittiin, että sähkövirta tuottaa ympäristössään magneettikentän. Neljä vuotta myöhemmin ensimmäinen sähkömagneetti keksittiin ja rakennettiin.

Ensimmäinen sähkömagneetti koostui rautahevosenkengästä, joka oli maalattu eristävällä lakalla, ja siinä kahdeksantoista kahdeksantoista kuparilangan spiniä ilman sähköä eristävää johtoa hätkähdytettiin.

Kuvio 1. Sähkömagneetti. Lähde: Pixabay

Nykyaikaiset sähkömagneetit voivat olla monipuolisia tapoja riippuen lopullisesta käytöstä, joka heille annetaan; Ja se on kaapeli, joka on eristetty lakalla eikä rautaydin. Raudan ytimen yleisin muoto on lieriömäinen, jolla eristetty kuparilanka on valssattu.

Sähkömagneetti voidaan tehdä vain magneettikentän tuottavan emäksisen kanssa, mutta raudan ydin kertoo kentän voimakkuuden.

Kun sähkövirta kulkee sähkömagneetin käämin läpi, rautaydin on magnetiza. Toisin sanoen materiaalin luontaiset magneettiset momentit ovat kohdistettuja ja lisäävät kokonaismagneettikenttää.

Magnetismi sellaisenaan tunnetaan ainakin 600: sta.C., Kun kreikkalaiset tarinat de Mileto puhuu yksityiskohtaisesti magneettia. Magnetiitti, raudan mineraali, tuottaa magnetismia luonnollisesti ja pysyvästi.

[TOC]

Sähkömagneettit edut

Sähkömagneettien kiistaton etu on, että magneettikenttä voidaan määrittää, lisätä tai poistaa sähkövirran ohjauksen kautta. Kun valmistetaan pysyviä magneetteja, sähkömagiinit ovat välttämättömiä. 

Miksi tämä tapahtuu? Vastaus on, että magnetismi on luontaista asiaa ja sähköä, mutta molemmat ilmiöt ilmenevät vain tietyissä olosuhteissa.

Voidaan kuitenkin sanoa, että magneettikentän lähde on liikkeen sähkökuormat tai sähkövirta. Aineen sisällä, atomi- ja molekyylitasolla, nämä virrat, jotka tuottavat magneettikenttiä kaikkiin suuntiin, jotka peruutavat toisiaan. Siksi materiaalit yleensä eivät osoita magnetismia.

Paras tapa selittää se on ajatella, että pienet magneettiset momentit (magneettiset momentit), jotka pisteet kaikkiin suuntiin sijaitsevat kohteen sisällä, niin että niiden makroskooppinen vaikutus peruutetaan.

Ferromagneettisissa materiaaleissa magneettiset momentit voivat kohdistaa ja muodostaa alueita, joita kutsutaan Magneettiset domeenit. Kun ulkoista kenttää käytetään, nämä domeenit ovat linjassa.

Voi palvella sinua: Kohtavuus: kaavat, laskelmat, esimerkit, harjoitukset

Kun ulkoinen kenttä poistetaan, nämä domeenit eivät palaa alkuperäiseen satunnaisasentoonsa, vaan pysyvät osittain linjassa. Tällä tavoin materiaali on magnetoitu ja muodostaa pysyvän magneetin.

Sähkömagneetin koostumus ja osat

Sähkömagneetti koostuu:

- Eristetty kaapelikäämi lakkalla.

- Rautaydin (valinnainen).

- Nykyinen lähde, joka voi olla jatkuva tai vaihtoehtoinen.

Kuva 2. Sähkömagneetin osat. Lähde: Itse tehty.

Käämitys on kuljettaja, joka ohittaa magneettikentän tuottaman virran ja on ilmoittautunut jousen muodossa.

Käämityksessä käännökset tai käännökset ovat yleensä hyvin yhdessä. Siksi on erittäin tärkeää, että kaapelilla, jolla käämitys suoritetaan. Laajennuksen tarkoituksena on, että jopa kun käännökset on ryhmitelty ja koskettaa toisiinsa, ne pysyvät sähköisesti eristyneinä ja virta seuraavat spiraalikurssiaan.

Mitä suurempi paksuus käämitysohjaimella on, sitä suurempi virran voimakkuus tukee kaapelia, mutta se rajoittaa hätkähdytettyjen käännösten kokonaismäärää. Tästä syystä monet sähkömagneettiset kelat käyttävät ohutta kaapelia.

Tuotettu magneettikenttä on verrannollinen virtaan, joka kulkee käämin kuljettajan läpi ja myös verrannollinen ampumatiheyteen. Tämä tarkoittaa, että mitä enemmän käännöksiä pituusyksikköä kohti asetetaan, sitä suurempi kentän voimakkuus.

Mitä enemmän kiristyneitä käämitys on, sitä suurempi lukumäärä, joka se sopii tiettyyn pituuteen, lisää sen tiheyttä ja siten tuloksena olevaa kenttää. Tämä on toinen syyt, miksi sähkömagneetteja käyttää eristettyä kaapelia lakkalla muovin tai muun materiaalin sijasta, mikä lisää paksuutta.

Solenoidi

Sylinterimäisessä solenoidissa tai sähkösimaanissa, kuten kuviossa 2 esitetty, magneettikentän voimakkuus annetaan seuraavalla suhteella:

B = μ⋅n⋅i

Jos B on magneettikenttä (tai magneettinen induktio), joka kansainvälisen järjestelmän yksiköissä mitataan Teslassa, μ on ytimen magneettinen läpäisevyys, n on käännösten tiheys tai käännösten lukumäärä jokaiselle metrille ja lopulta virta I, joka kiertää käämin läpi, joka mitataan ampeereina (a).

Raudan ytimen magneettinen läpäisevyys riippuu sen seoksesta ja on yleensä 200–5000 -kertainen ilman läpäisevyys. Samassa tekijässä saatu kenttä kerrotaan suhteessa sähkömagneettiin ilman rautaydintä. Ilman läpäisevyys on suunnilleen yhtä suuri kuin tyhjiö, joka on μ_{0 -}= 1,26 × 10^-6 T*m/a.

Voi palvella sinua: aurinko

Kuinka se toimii?

Sähkömagneetin toiminnan ymmärtämiseksi on tarpeen ymmärtää magneettisuuden fysiikka.

Aloitetaan yksinkertaisella suoralla kaapelilla, joka kuljettaa virran I, tämä virta tuottaa magneettikentän B kaapelin ympärillä.

Kuva 3. Suora kaapeli tuotettu magneettikenttä. Lähde: Wikimedia Commons

Suoran kaapelin ympärillä olevat magneettikenttäviivat ovat samankeskisiä ympyröitä kuljettajan kaapelin ympärillä. Kenttäviivat täyttävät oikean käden säännön, ts. Jos oikean käden peukalo on virran suunnassa, oikean käden muut neljä sormea ​​osoittaa.

Suoran kaapelin magneettikenttä

Magneettikenttä, joka johtuu suorasta kaapelista etäisyydellä r, on:

Tämä tarkoittaa, että puoli senttimetriä kuljettajalta Magneettikenttä on 40 miljoonaa Teslaa, samasta magneettikentän järjestyksestä.

Oletetaan, että taitamme kaapelin niin, että se muodostaa ympyrän tai spaasin, sitten sen sisäpuolen magneettikenttäviivat tulevat osoittamaan kaikki samaan suuntaan, lisäämällä ja vahvistamalla itseään. Sisäpuolella Silmukka o Ympyrä kenttä on voimakkaampi kuin ulkopuolelle, missä kenttäviivat on erotettu ja heikentynyt.

Kuva 4. Ympyrän johdin tuottama magneettikenttä. Lähde: Wikimedia Commons

Magneettikenttä silmukan keskellä

Tuloksena oleva magneettikenttä radion spaasin keskellä -lla Se kuljettaa virran i on:

Tämä tarkoittaa, että halkaisijaltaan spiraalin keskellä magneettikenttä on 125,7 miljoonaa Teslaa. Nämä arvot osoittavat, että ohjaimen taittamisen vaikutus ympyränmuodossa vahvistaa ympyrän keskellä olevaa magneettikenttää, joka on edelleen 0,5 cm kuljettajasta.

Vaikutus kertoo, jos saamme kaapelin joka kerta niin, että sillä on kaksi, kolme, neljä, ja monia käännöksiä. Kun rullaamme jousen muotoisen kaapelin erittäin hyvin magneettikentällä jousen sisällä, se on tasainen ja erittäin voimakas, kun taas ulkopuolelta se on käytännössä nolla.

Oletetaan, että rullaamme kaapelin 30 kierrossa spiraalissa 1 cm pitkään ja halkaisijaltaan 1 cm. Tämä antaa 3000 kierroksen vaahtotiheyden metriä kohti.

Voi palvella sinua: mitkä ovat aineen ominaisuudet? (Esimerkkejä)

Ihanteellinen solenoidimagneettikenttä

Ihanteellisessa solenoidissa magneettikenttä sisällä annetaan:

Tämä tarkoittaa, että magneettikentä.

Lyhyesti sanottuna, kaapelin laskelmamme, joka johtaa 1 virran ampeeri ja laskee magneettikentän mikroteslasissa, aina 0,5 cm: n päässä kaapelista eri kokoonpanoissa:

1. Suora kaapeli: 40 mikroteslas.
2. Kaapeli ympyrässä, jonka halkaisija on 1 cm: 125 mikroteslas.
3. 300 kierrosta kierre 1 cm: 3770 mikroteslas = 0,003770 Tesla.

Mutta jos lisäämme spiraaliin rautaydin, jolla on suhteellinen korvaus 100, kenttä kerrotaan 100 kertaa, eli 0,37 Tesla.

Se on myös mahdollista -Lla-

Ferromagneettisissa materiaaleissa on ominaisuus, että magneettikenttä B on kyllästetty tietyllä maksimiarvolla. Raudan ytimissä, joilla on suurempi läpäisevyys, tämä arvo on välillä 1,6 ja 2 Tesla.

Olettaen, että elektromagneetin käyttämä rautaydinalueen neliömetrin neliömetriä kohden oletetaan 1,6 Teslan magneettikentän, joka on 10^6 Newton, joka vastaa 10^5 kiloa, toisin sanoen 0,1 tonnia neliömetrillä poikkileikkausta.

Tämä tarkoittaa, että 1,6 Teslan kylläisyyskentän sähkömagneetti on 10 kg: n voiman 1 cm: n rautaydin² poikkileikkaus.

Sähkömagneettisovellukset

Sähkömagnes on osa monia laitteita ja laitteita. Esimerkiksi ne ovat läsnä sisällä:

- Sähkömoottorit.

- VAIKUTUMAT JA DYNAMOS.

- Kaiuttimet.

- Sähkömekaaniset releet tai suchit.

- Sähköinen timbres.

- Solenoidiventtiilit virtauksen ohjaamiseksi.

- Kovat tietokoneet.

- Skaalarian nosturit.

- Metallierottimet kaupunkijätteistä.

- Junien ja kuorma -autojen sähköjarrut.

- Ydinmagneettiresonanssikuvakoneet.

Ja monia muita laitteita.

Viitteet

1. Garcia, f. Magneettikenttä. Toipunut: www.SC.Ehu.On
2. Tagueña, J. Ja Martina, ja. Magnetismi. Kompassista kehruun. Haettu: Kirjasto Adigital.Ilke.Edu.MX.
3. Sears, Zemansky. 2016. Yliopiston fysiikka, jolla on moderni fysiikka. 14. päivä. Ed. Nide 2. 921-954.
4. Wikipedia. Sähkömagneetti. Toipunut: Wikipedia.com
5. Wikipedia. Sähkömagneetti. Toipunut: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Magnetointi. Toipunut: Wikipedia.com