Elektromagnetkomposition, delar, hur det fungerar och applikationer

En elektromagnet Det är en enhet som producerar magnetism från den elektriska strömmen. Om den elektriska strömmen upphör försvinner magnetfältet också. 1820 upptäcktes att en elektrisk ström producerar i sin miljö ett magnetfält. Fyra år senare uppfanns och byggdes den första elektromagneten.

Den första elektromagneten bestod av en järnhästsko målad med isolerande lack, och på den arton arton snurr av koppartråd utan elektrisk isolerande tråd överväldigades.

Figur 1. Elektromagnet. Källa: Pixabay

Moderna elektromagneter kan ha olika sätt beroende på den slutliga användningen som kommer att ges till dem; Och det är kabeln som är isolerad med lack och inte järnkärnan. Den vanligaste formen av järnkärnan är cylindrisk, på vilken den isolerade koppartråden rullas.

En elektromagnet kan endast göras med det empopinösa som producerar ett magnetfält, men järnkärnan multiplicerar fältets intensitet.

När den elektriska strömmen passerar genom lindningen av en elektromagnet är järnkärnan magnetiza. Det vill säga de inre magnetiska ögonblicken i materialet är inriktade och tillförda det totala magnetfältet.

Magnetism som sådan är känd åtminstone från 600 till.C., När de grekiska berättelserna de Mileto talar i detalj om magneten. Magnetit, ett järnmineral, producerar magnetism naturligt och permanent.

[TOC]

Elektromagnets fördelar

En tveklöst fördel med elektromagneter är att magnetfältet kan upprättas, ökas eller tas bort genom kontroll av elektrisk ström. Vid tillverkning av permanenta magneter är elektromaginer nödvändiga. 

Nu, varför händer detta? Svaret är att magnetism är inneboende för materien såväl som elektricitet, men båda fenomenen manifesterar sig bara under vissa förhållanden.

Det kan emellertid sägas att källan till magnetfältet är de elektriska belastningarna i rörelse eller elektrisk ström. Inuti saken, på atom- och molekylnivå, produceras dessa strömmar som producerar magnetfält i alla riktningar som avbryter varandra. Det är därför material normalt inte visar magnetism.

Det bästa sättet att förklara det är att tro att små magnetiska stunder (magnetiska stunder) som pekar i alla riktningar finns i ämnet, så att deras makroskopiska effekt avbryts.

I ferromagnetiska material kan magnetiska ögonblick anpassa och bilda regioner som kallas Magnetomän. När ett externt fält tillämpas är dessa domäner inriktade.

Kan tjäna dig: konduktans: formler, beräkning, exempel, övningar

När det yttre fältet tas bort återgår dessa domäner inte till sin ursprungliga slumpmässiga position, men förblir delvis anpassade. På detta sätt magnetiseras materialet och bildar en permanent magnet.

Sammansättning och delar av en elektromagnet

En elektromagnet består av:

- En isolerad kabellindning med lack.

- En järnkärna (valfritt).

- En aktuell källa, som kan vara kontinuerlig eller alternativ.

figur 2. Delar av en elektromagnet. Källa: Självgjord.

Lindningen är föraren som passerar strömmen som produceras av magnetfältet och är inskriven i form av en fjäder.

I lindningen är svängarna eller svängarna vanligtvis tillsammans. Det är därför det är oerhört viktigt att kabeln som lindningen utförs har en elektrisk isolator, som uppnås med en speciell lack. Syftet med lackningen är att även när svängarna är grupperade och beröring med varandra förblir de elektriskt isolerade och strömmen följer deras spiralkurs.

Ju större tjocklek som den slingrande föraren har, desto större kommer strömintensiteten att stödja kabeln, men den begränsar det totala antalet varv som kan överväldigas. Det är av denna anledning som många elektromagnetspolar använder en tunn kabel.

Magnetfältet kommer att vara proportionellt mot strömmen som passerar genom den lindande föraren och även proportionell mot skjuttätheten. Detta innebär att ju mer varv per längdenhet placeras, desto större är fältets intensitet.

Ju mer åtdragna spisarna på lindningen är, desto större är antalet som det passar i en given längd, vilket ökar dess densitet och därför det resulterande fältet. Detta är en annan av orsakerna till att elektromagnet använder isolerad kabel med lack istället för plast eller annat material, vilket skulle ge tjocklek.

Magnet-

I en cylindrisk magnetventil eller elektriman såsom den som visas i figur 2 kommer magnetfältets intensitet att ges av följande förhållande:

B = μ⋅n⋅i

Där B är magnetfältet (eller magnetisk induktion), som i enheter av det internationella systemet mäts i Tesla, μ är magnetpermeabiliteten för kärnan, är N densitet i varv eller antal varv för varje mätare och slutligen strömmen I som cirkulerar genom lindningen som mäts i AMPS (a).

Den magnetiska permeabiliteten hos järnkärnan beror på legeringen av den och är vanligtvis mellan 200 och 5000 gånger luftens permeabilitet. I samma faktor multipliceras det resulterande fältet med avseende på en elektromagnet utan järnkärna. Luftpermeabilitet är ungefär lika med vakuumet, vilket är μ₀= 1,26 × 10^-6 T*m/a.

Kan tjäna dig: sol

Hur fungerar det?

För att förstå funktionen för en elektromagnet är det nödvändigt att förstå magnetismens fysik.

Låt oss börja med en enkel rak kabel som transporterar en ström i, denna ström producerar ett magnetfält B runt kabeln.

Figur 3. Magnetfält producerat av en rak kabel. Källa: Wikimedia Commons

Magnetfältlinjerna runt den raka kabeln är koncentriska cirklar runt förarkabeln. Fältlinjerna uppfyller högerhandens regel, det vill säga att om tummen på höger handpekar i riktning för den strömmen de andra fyra fingrarna på höger hand kommer att indikera cirkulationsriktningen för magnetfältlinjerna.

Magnetfält i en rak kabel

Magnetfältet på grund av en rak kabel på ett avstånd R av den är:

Detta innebär att en halv centimeter från föraren magnetfältet är 40 miljoner Tesla, av samma ordning på landmagnetfältet.

Anta att vi viker kabeln så att den bildar en cirkel eller spas, sedan magnetfältlinjerna på insidan av den samlas i pekar i samma riktning, lägger och förstärker sig själva. På insidan av Slinga o Cirkel fältet är mer intensivt än på utsidan, där fältlinjerna är separerade och försvagade.

Figur 4. Magnetfält producerat av en cirkeltråd. Källa: Wikimedia Commons

Magnetfältet i mitten av en slinga

Det resulterande magnetfältet i mitten av en radiospas till som transporterar en ström jag är:

Detta innebär att i mitten av en spiral en centimeter i diameter kommer magnetfältet att vara 125,7 miljoner tesla. Dessa värden visar att effekten av att fälla föraren i en cirkulär form intensifierar magnetfältet i mitten av cirkeln, som fortfarande är 0,5 cm från föraren.

Effekten är att multiplicera om vi får kabeln varje gång så att den har två, tre, fyra, ... och många svängar. När vi rullar upp vårformade kabeln med mycket väl magnetfältet inuti våren är den enhetlig och mycket intensiv, medan den är på utsidan är praktiskt taget noll.

Anta att vi rullar kabeln i en 30 varv spiral i 1 cm lång och 1 cm i diameter. Detta ger en skumdensitet på 3000 varv per meter.

Kan tjäna dig: vad är materiens egenskaper? (Med exempel)

Idealisk magnetiska magnetfält

I en idealisk magnet ges magnetfältet inuti av:

Detta innebär att magnetfältet intensifierades upp till cirka 377 000 miljoner -Souls från Tesla.

Kort sagt, våra beräkningar för en kabel som leder 1 nuvarande amperium och beräkning av magnetfältet i mikroteslas, alltid 0,5 cm bort till kabeln i olika konfigurationer:

1. Rak kabel: 40 Microteslas.
2. Kabel i en cirkel med 1 cm i diameter: 125 Microteslas.
3. 300 varv spiral i 1 cm: 3770 Microteslas = 0,003770 Tesla.

Men om vi lägger till spiralen en järnkärna med relativt tillägg på 100, multiplicerar fältet 100 gånger, det vill säga 0,37 Tesla.

Det är också möjligt TILL:

Ferromagnetiska material har kännetecknet för att magnetfältet b är mättat till ett visst maximivärde. I järnkärnorna med större permeabilitet är detta värde mellan 1,6 och 2 Tesla.

Förutsatt att ett magnetfält för mättnad av 1,6 Tesla kommer kraften per kvadratmeter av järnkärnan som utövas av elektromagneten att vara 10^6 Newton motsvarande 10^5 kilogram kraft, det vill säga 0,1 ton med kvadratmeter tvärsnitt.

Detta innebär att en elektromagnet i 1,6 Tesla -mättnadsfältet utövar en 10 kg kraft på en järnkärna på 1 cm² av tvärsnitt.

Elektromagnetapplikationer

Elektromagnes är en del av många enheter och enheter. Till exempel är de närvarande inuti:

- Elektriska motorer.

- Generatorer och dynamos.

- Högtalare.

- Elektromekaniska reläer eller suiches.

- Elektriska timbres.

- Magnetventiler för flödeskontroll.

- Hårda datorskivor.

- Scalery Scale Cranes.

- Metallseparatorer från stadsavfall.

- Elektriska bromsar av tåg och lastbilar.

- Bildmaskiner för kärnmagnetisk resonans.

Och många fler enheter.

Referenser

1. Garcia, f. Magnetiskt fält. Återhämtat sig från: www.Präst.Ehu.är
2. Tagueña, j. Och Martina, och. Magnetismen. Från kompass till snurr. Hämtad från: Bibliotek ADIGITAL.Ile.Edu.mx.
3. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysik med modern fysik. 14th. Ed. Volym 2. 921-954.
4. Wikipedia. Elektromagnet. Återhämtat sig från: Wikipedia.com
5. Wikipedia. Elektromagnet. Återhämtat sig från: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Magnetisering. Återhämtat sig från: Wikipedia.com