Electromagnet -compositie, onderdelen, hoe het werkt en toepassingen

A elektromagneet Het is een apparaat dat magnetisme produceert uit de elektrische stroom. Als de elektrische stroom stopt, verdwijnt het magnetische veld ook. In 1820 werd ontdekt dat een elektrische stroom in zijn omgeving een magnetisch veld produceert. Vier jaar later werd de eerste elektromagneet uitgevonden en gebouwd.

De eerste elektromagneet bestond uit een ijzeren hoefijzer geschilderd met isolerende vernis, en daarop waren achttien spin van koperdraad zonder elektrische isolerende draad overweldigd.

Figuur 1. Elektromagneet. Bron: Pixabay

Moderne elektromagneten kunnen gevarieerde manieren hebben, afhankelijk van het uiteindelijke gebruik dat aan hen zal worden gegeven; En het is de kabel die is geïsoleerd met vernis en niet de ijzeren kern. De meest voorkomende vorm van de ijzeren kern is cilindrisch, waarop de geïsoleerde koperdraad wordt gerold.

Een elektromagneet kan alleen worden gedaan met de embopinous die een magnetisch veld produceert, maar de ijzeren kern vermenigvuldigt de intensiteit van het veld.

Wanneer de elektrische stroom door de wikkeling van een elektromagneet gaat, is de ijzeren kern magnetiza. Dat wil zeggen, de intrinsieke magnetische momenten van het materiaal zijn uitgelijnd en toegevoegd intensivering van het totale magnetische veld.

Magnetisme als zodanig is ten minste bekend van 600 tot.C., Wanneer de Griekse verhalen de Mileto in detail spreekt over de magneet. Magnetiet, een ijzeren mineraal, produceert magnetisme op natuurlijke en permanent.

[TOC]

Elektromagneten Voordelen

Een ongetwijfeld voordeel van elektromagneten is dat het magnetische veld kan worden vastgesteld, verhoogd of verwijderd door de controle van de elektrische stroom. Bij het produceren van permanente magneten zijn elektromagins nodig. 

Waarom gebeurt dit nu? Het antwoord is dat magnetisme inherent is om zowel aan te doen als elektriciteit, maar beide fenomenen manifesteren zich alleen onder bepaalde omstandigheden.

Er kan echter worden gezegd dat de bron van het magnetische veld de elektrische belastingen in beweging of elektrische stroom is. Binnen de materie, op atomair en moleculair niveau, worden deze stromen die magnetische velden produceren in alle richtingen die elkaar annuleren, geproduceerd. Dat is de reden waarom materialen normaal geen magnetisme tonen.

De beste manier om het uit te leggen is door te denken dat kleine magnetische momenten (magnetische momenten) die in alle richtingen wijzen in het onderwerp zijn ondergebracht, zodat hun macroscopische effect is geannuleerd.

In ferromagnetische materialen kunnen magnetische momenten worden uitgelijnd en regio's worden opgeroepen Magnetische domeinen. Wanneer een extern veld wordt toegepast, zijn deze domeinen uitgelijnd.

Kan u van dienst zijn: Geleidbaarheid: formules, berekening, voorbeelden, oefeningen

Wanneer het externe veld wordt verwijderd, keren deze domeinen niet terug naar hun oorspronkelijke willekeurige positie, maar blijven gedeeltelijk uitgelijnd. Op deze manier is het materiaal gemagnetiseerd en vormt het een permanente magneet.

Samenstelling en delen van een elektromagneet

Een elektromagneet bestaat uit:

- Een geïsoleerde kabelwikkeling met vernis.

- Een ijzeren kern (optioneel).

- Een huidige bron, die continu of afwisselend kan zijn.

Figuur 2. Delen van een elektromagneet. Bron: zelf gemaakt.

De wikkeling is de bestuurder die door het magnetische veld wordt geproduceerd en is ingeschreven in de vorm van een veer.

In de kronkeling zijn de bochten of bochten meestal erg samen. Daarom is het uiterst belangrijk dat de kabel waarmee de wikkeling wordt uitgevoerd een elektrische isolator heeft, die wordt bereikt met een speciale vernis. Het doel van de varken is dat zelfs wanneer de bochten zijn gegroepeerd en met elkaar raken, ze elektrisch geïsoleerd blijven en de stroom hun spiraalvormige koers volgen.

Hoe groter de dikte die de kronkelende bestuurder heeft, hoe groter de huidige intensiteit zal de kabel ondersteunen, maar het beperkt het totale aantal beurten dat kan worden overweldigd. Het is om deze reden dat veel elektromagneetspoelen een dunne kabel gebruiken.

Het geproduceerde magnetische veld zal evenredig zijn met de stroom die door de kronkelende bestuurder gaat en ook evenredig met de schietdichtheid. Dit betekent dat hoe meer bochten per lengte -eenheid worden geplaatst, hoe groter de intensiteit van het veld.

Hoe meer aangescherpt de spises van de wikkeling zijn, hoe groter het aantal dat het in een bepaalde lengte past, waardoor de dichtheid wordt verhoogd en daarom het resulterende veld. Dit is nog een van de redenen waarom elektromagneten geïsoleerde kabel met vernis gebruiken in plaats van plastic of ander materiaal, dat dikte zou toevoegen.

Solenoïde

In een cilindrische solenoïde of elektriman zoals die getoond in figuur 2, zal de intensiteit van het magnetische veld worden gegeven door de volgende relatie:

B = μ⋅n⋅i

Waar B het magnetische veld is (of magnetische inductie), dat in eenheden van het internationale systeem wordt gemeten in Tesla, is μ de magnetische permeabiliteit van de kern, n is de dichtheid van beurten of aantal beurten voor elke meter en ten slotte de stroom Ik dat circuleert door de wikkeling die wordt gemeten in versterkers (a).

De magnetische permeabiliteit van de ijzeren kern hangt af van de legering ervan en is meestal tussen de 200 en 5000 keer de permeabiliteit van de lucht. In dezelfde factor wordt het resulterende veld vermenigvuldigd met betrekking tot dat van een elektromagneet zonder ijzeren kern. Luchtpermeabiliteit is ongeveer gelijk aan die van vacuüm, dat is μ₀= 1,26 × 10^-6 T*m/a.

Kan u van dienst zijn: zon

Hoe werkt het?

Om het functioneren van een elektromagneet te begrijpen, is het noodzakelijk om de fysica van magnetisme te begrijpen.

Laten we beginnen met een eenvoudige rechte kabel die een stroom I transporteert, deze stroom produceert een magnetisch veld B rond de kabel.

figuur 3. Magnetisch veld geproduceerd door een rechte kabel. Bron: Wikimedia Commons

De magnetische veldleidingen rond de rechte kabel zijn concentrische cirkels rond de bestuurderskabel. De veldlijnen vervullen de regel van de rechterhand, dat wil zeggen dat als de duim van de rechterhand in de richting van de stroom wijst, de andere vier vingers van de rechterhand de richting van de circulatie van de magnetische veldlijnen aangeven.

Magnetisch veld van een rechte kabel

Het magnetische veld als gevolg van een rechte kabel op een afstand R ervan is:

Dit betekent dat het magnetische veld een halve centimeter van de bestuurder 40 miljoenste van Tesla is, van dezelfde volgorde van het magnetische veld van het land.

Stel dat we de kabel zo vouwen zodat deze een cirkel of spase vormt, dan komen de magnetische veldlijnen van de binnenkant samen om allemaal in dezelfde richting te wijzen en zichzelf toe te voegen en te versterken. In de binnenkant van de Lus o cirkel het veld is intenser dan aan de buitenkant, waar de veldlijnen gescheiden en verzwakt zijn.

Figuur 4. Magnetisch veld geproduceerd door een cirkeldraad. Bron: Wikimedia Commons

Het magnetische veld in het midden van een lus

Het resulterende magnetische veld in het midden van een radiospase naar die een stroom vervoert, is ik:

Dit betekent dat in het midden van een spiraal een centimeter in diameter het magnetische veld 125,7 miljoenste van Tesla zal zijn. Deze waarden laten zien dat het effect van het vouwen van de bestuurder in een cirkelvormige vorm het magnetische veld in het midden van de cirkel versterkt, dat nog steeds 0,5 cm van de bestuurder is.

Het effect is vermenigvuldigd als we de kabel elke keer krijgen, zodat deze twee, drie, vier, ... en vele beurten heeft. Wanneer we de veervormige kabel oprollen met heel goed het magnetische veld in de veer is het uniform en zeer intens, terwijl het aan de buitenkant praktisch nul is.

Stel dat we de kabel rollen in een 30 ronden spiraal in 1 cm lang en 1 cm in diameter. Dit geeft een schuimdichtheid van 3000 ronden per meter.

Kan u van dienst zijn: wat zijn de eigenschappen van materie? (Met voorbeelden)

Ideaal magnetisch veld met magneet

In een ideale solenoïde wordt het magnetische veld binnen gegeven door:

Dit betekent dat het magnetische veld tot ongeveer 377.000 miljoen zonden van Tesla wordt geïntensiveerd tot ongeveer 377.000 miljoen.

Kortom, onze berekeningen voor een kabel die 1 stroom amperium leidt en het magnetische veld in microteslas berekent, altijd 0,5 cm afstand naar de kabel in verschillende configuraties:

1. Rechte kabel: 40 microteslas.
2. Kabel in een cirkel met een diameter van 1 cm: 125 microteslas.
3. 300 ronden spiraalvormig in 1 cm: 3770 Microtsels = 0.003770 Tesla.

Maar als we aan de spiraal toevoegen, een ijzeren kern met relatieve vergoeding van 100, dan vermenigvuldigt het veld 100 keer, dat is 0,37 Tesla.

Het is ook mogelijk NAAR:

Ferromagnetische materialen hebben het kenmerk dat het magnetische veld B verzadigd is op een bepaalde maximale waarde. In de ijzerkernen met een grotere permeabiliteit ligt deze waarde tussen 1,6 en 2 Tesla.

Uitgaande van een magnetisch verzadigingsveld van 1,6 Tesla, zal de kracht per vierkante meter van het ijzeren kerngebied dat door de elektromagneet wordt uitgeoefend 10^6 Newton equivalent zijn aan 10^5 kilogram kracht, dat wil zeggen 0,1 ton bij vierkante meter door de dwarsdoorsnede.

Dit betekent dat een elektromagneet in het 1,6 Tesla -verzadigingsveld een kracht van 10 kg uitoefent op een ijzeren kern van 1 cm² van dwarsdoorsnede.

Elektromagneet -toepassingen

Elektromagnes maken deel uit van veel apparaten en apparaten. Ze zijn bijvoorbeeld aanwezig van binnen:

- Elektrische motoren.

- Alternatoren en dynamo's.

- Sprekers.

- Elektromechanische relais of suiches.

- Elektrische timbres.

- Solenoïde kleppen voor stroomregeling.

- Harde computerschijven.

- Scalery Scale Cranes.

- Metaalafscheiders van stedelijk afval.

- Elektrische remmen van treinen en vrachtwagens.

- Nucleaire magnetische resonantie beeldmachines.

En nog veel meer apparaten.

Referenties

1. Garcia, f. Magnetisch veld. Hersteld van: www.SC.Ehu.is
2. Tagueña, J. En Martina, en. Het magnetisme. Van kompas tot spin. Opgehaald uit: bibliotheekadigital.Ilce.Edu.mx.
3. Sears, Zemansky. 2016. Universitaire natuurkunde met moderne natuurkunde. 14e. ED. Deel 2. 921-954.
4. Wikipedia. Elektromagneet. Hersteld van: Wikipedia.com
5. Wikipedia. Elektromagneet. Hersteld van: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Magnetisatie. Hersteld van: Wikipedia.com