En elektromagnet är en anordning som fungerar som en tillfällig magnet när den appliceras på en elektrisk ström. Dess sammansättning innefattar vanligtvis en kärna av ferromagnetiskt material, såsom järn, och en ledande tråd lindad runt denna kärna. Magnetfältet som genereras av elektromagneten kan styras genom att variera den elektriska strömmen som passerar genom den ledande tråden.
Huvudkomponenterna i en elektromagnet inkluderar en ferromagnetisk kärna, en ledande tråd och en elektrisk källa för att driva enheten. När en elektrisk ström passerar genom den ledande tråden genereras ett magnetfält runt kärnan, vilket gör den magnetiserad. När den elektriska strömmen avbryts förlorar elektromagneten sina magnetiska egenskaper.
Elektromagneter har en mängd olika tillämpningar, från elektromagnetiska apparater som högtalare och elmotorer till industriella tillämpningar som magnetiska separatorer och elektromagnetiska kranar. Deras förmåga att styra magnetfältet snabbt och exakt gör dem till ett värdefullt verktyg inom olika teknikområden.
Huvudkomponenterna i en elektromagnet: lär dig om de viktigaste elementen för dess funktion.
En elektromagnet är en anordning som använder elektrisk ström för att generera ett tillfälligt magnetfält. För att den ska fungera kräver den användning av vissa viktiga komponenter för att säkerställa dess effektivitet och prestanda.
Huvudkomponenterna i en elektromagnet är spolen, den ferromagnetiska kärnan och strömkällan. spole består av en ledande tråd lindad i spiralform, genom vilken den elektriska strömmen cirkulerar. ferromagnetisk kärna är vanligtvis tillverkad av material som järn, kobolt eller nickel, vilka förstärker det magnetfält som genereras av strömmen. strömförsörjning ger den elektriska ström som behövs för att skapa magnetfältet.
En elektromagnet fungerar när en elektrisk ström flyter genom spolen, vilket skapar ett magnetfält runt den ferromagnetiska kärnan. Ju större intensiteten hos den elektriska strömmen är, desto större blir styrkan på det genererade magnetfältet. Detta tillfälliga magnetfält kan attrahera eller stöta bort metallföremål, beroende på fältets polaritet.
Elektromagneter har en mängd olika tillämpningar, från industri till sjukvård. De används bland annat i utrustning som kranar, elmotorer, högtalare, magnetiska separatorer och MRI-apparater. Deras mångsidighet och styrbarhet gör elektromagneter till viktiga komponenter inom olika teknikområden.
Praktiska tillämpningar av elektromagneter: lär dig om deras användningsområden och fördelar inom industri och teknik.
O elektromagnet En magnetfältsanordning består av en kärna av ferromagnetiskt material lindad runt en ledande tråd genom vilken en elektrisk ström passerar. Denna anordning har flera praktiska tillämpningar inom industri och teknik, tack vare sina kontrollerbara magnetiska egenskaper.
Inom industrin, den elektromagnet Det används ofta i magnetisk separationsutrustning, såsom metallseparatorer i återvinningsprocesser. Det förekommer också ofta i elektromagnetiska kranar, som används för att flytta metalllaster med lätthet och precision.
Inom teknologin, den elektromagnet Den används i en mängd olika enheter, såsom högtalare, elmotorer och magnetisk resonanstomografi. Dess förmåga att enkelt och effektivt kontrollera magnetfältets intensitet gör den till ett oumbärligt verktyg i många tillämpningar.
Dessutom har elektromagnet Det används också i säkerhetssystem, såsom magnetlås och larmsensorer. Dess förmåga att generera ett starkt och kontrollerbart magnetfält möjliggör skapandet av effektiva och tillförlitliga säkerhetssystem.
Kort sagt elektromagnet Det är en mångsidig och viktig anordning inom flera områden, som ger fördelar som enkel kontroll, precision och effektivitet i sina tillämpningar. Dess användning inom industri och teknik bidrar till utvecklingen av ny teknik och effektivare processer.
Förstå hur en elektromagnet fungerar och upptäck dess betydelse i dagens teknik.
Os elektromagneter Elektromagneter är apparater som genererar ett magnetfält när en elektrisk ström passerar genom dem. De består av en kärna av ferromagnetiskt material, såsom järn eller stål, omslöt av en ledande tråd. Huvudkomponenterna i en elektromagnet är den magnetiska kärnan och den ledande tråden.
En elektromagnet fungerar enkelt: när en elektrisk ström flyter genom en ledande tråd genererar den ett magnetfält runt den magnetiska kärnan. Ju större den elektriska strömmen är, desto starkare är magnetfältet. När den elektriska strömmen avbryts försvinner magnetfältet.
Elektromagneter har ett brett användningsområde inom modern teknik. De används i ljudutrustning, såsom högtalare och mikrofoner, elmotorer, medicinsk utrustning, såsom magnetkameraundersökningar, och till och med säkerhetssystem, såsom automatiska grindar.
Med förmågan att styra magnetfält snabbt och exakt är elektromagneter avgörande för driften av många moderna apparater och utrustning. Deras mångsidighet och effektivitet gör dem till en grundläggande del av dagens teknik.
Produktion av en elektromagnet: steg för steg skapande av denna magnetiska anordning.
En elektromagnet är en magnetisk anordning som fungerar genom att applicera en elektrisk ström. Dess tillverkning innebär några enkla steg, men de kräver noggrannhet och precision för att säkerställa korrekt funktion.
Det första steget i att skapa en elektromagnet är att samla in de nödvändiga materialen, såsom en järnkärna, en ledande tråd och en strömkälla. Järnkärnan är det material som kommer att magnetiseras när elektrisk ström passerar genom den ledande tråden.
Linda sedan den ledande tråden runt järnkärnan. Ju fler trådvarv, desto större är elektromagnetens magnetiska kraft. Det är viktigt att se till att tråden är välisolerad för att förhindra kortslutningar och säkerställa enhetens säkerhet.
Efter att tråden har lindats runt kärnan måste trådens ändar anslutas till en strömkälla, såsom ett batteri eller en transformator. När elektrisk ström passerar genom den ledande tråden magnetiseras järnkärnan och elektromagneten aktiveras.
Slutligen är elektromagneten redo att användas i en mängd olika tillämpningar. Den kan hittas i utrustning som elmotorer, högtalare och till och med automatiska dörrar. Dess mångsidighet och enkla produktion gör elektromagneten till en viktig komponent i många vardagliga apparater.
Kort sagt innebär tillverkning av en elektromagnet att välja rätt material, linda den ledande tråden runt järnkärnan, ansluta den till en strömkälla och använda den i olika tillämpningar. Med en enkel och effektiv process har elektromagneten blivit en grundläggande del av modern teknik.
Elektromagnet: sammansättning, delar, hur den fungerar och tillämpningar
Um elektromagnet är en apparat som producerar magnetism från en elektrisk ström. Om den elektriska strömmen upphör försvinner även magnetfältet. År 1820 upptäcktes det att en elektrisk ström producerar ett magnetfält runt sig. Fyra år senare uppfanns och byggdes den första elektromagneten.
Den första elektromagneten bestod av en hästsko av järn målad med isolerande lack, och arton varv av bar koppartråd lindades runt den.
Moderna elektromagneter finns i många former, beroende på deras slutanvändning; det är tråden som är isolerad med lack, inte järnkärnan. Den vanligaste formen för en järnkärna är cylindrisk, runt vilken isolerad koppartråd är lindad.
En elektromagnet kan tillverkas med bara lindningen som producerar ett magnetfält, men järnkärnan multiplicerar fältstyrkan.
När elektrisk ström passerar genom lindningen på en elektromagnet magnetiseras järnkärnan. Med andra ord, materialets inneboende magnetiska moment justeras och läggs ihop, vilket intensifierar det totala magnetfältet.
Magnetism som sådan har varit känd sedan åtminstone 600 f.Kr., då grekiska berättelser från Miletos beskriver magneten i detalj. Magnetit, en järnmalm, producerar magnetism naturligt och permanent.
Fördelar med elektromagneter
En obestridlig fördel med elektromagneter är att magnetfältet kan etableras, ökas, minskas eller tas bort genom att kontrollera den elektriska strömmen. Vid tillverkning av permanentmagneter är elektromagneter nödvändiga.
Varför händer detta? Svaret är att magnetism är en inneboende del av både materia och elektricitet, men båda fenomenen manifesterar sig endast under vissa förhållanden.
Emellertid kan man säga att källan till magnetfältet är rörliga elektriska laddningar eller elektrisk ström. Inom materien, på atom- och molekylär nivå, produceras dessa strömmar, vilket skapar magnetfält i alla riktningar som tar ut varandra. Det är därför material vanligtvis inte uppvisar magnetism.
Det bästa sättet att förklara detta är att tänka sig att det inom materian finns små magneter (magnetiska moment) som pekar i alla riktningar, så att deras makroskopiska effekt upphävs.
I ferromagnetiska material kan magnetiska moment justeras och bilda områden som kallas magnetiska domäner När ett externt fält tillämpas justeras dessa domäner.
När det externa fältet tas bort återgår dessa domäner inte till sin ursprungliga slumpmässiga position, utan förblir delvis i linje. På så sätt magnetiseras materialet och bildar en permanentmagnet.
Sammansättning och delar av en elektromagnet
En elektromagnet består av:
– Lindning av lackerad isolerad kabel.
– En järnkärna (valfritt).
– En strömkälla, som kan vara kontinuerlig eller alternerande.
Lindningen är den ledare genom vilken strömmen som produceras av magnetfältet passerar och lindas i form av en fjäder.
Vid lindning sitter lindningarna vanligtvis mycket nära varandra. Därför är det oerhört viktigt att kabeln som används för lindningen har en elektrisk isolator, vilket uppnås med en speciell lack. Syftet med lackeringen är att säkerställa att lindningarna, även när de är grupperade och vidrör varandra, förblir elektriskt isolerade, vilket gör att strömmen kan flyta i ett spiralmönster.
Ju tjockare lindningsledaren är, desto högre ström kan kabeln hantera, men det begränsar det totala antalet varv som kan lindas. Det är därför många elektromagnetiska spolar använder tunn kabel.
Det producerade magnetfältet kommer att vara proportionellt mot strömmen som flyter genom lindningsledaren och även proportionellt mot lindningstätheten. Detta innebär att ju fler varv per längdenhet, desto större är fältintensiteten.
Ju tätare lindningarna är, desto mer kan de få plats i en given längd, vilket ökar deras densitet och därmed det resulterande fältet. Detta är ytterligare en anledning till att elektromagneter använder lackisolerade trådar istället för plast eller andra material, vilket skulle öka deras tjocklek.
Solenoid
I en solenoid- eller cylindrisk elektromagnet som den som visas i figur 2 kommer magnetfältstyrkan att ges av följande samband:
B = μ⋅n⋅I
Där B är magnetfältet (eller magnetisk induktion), vilket i internationella systemenheter mäts i Tesla, μ är kärnans magnetiska permeabilitet, n är varvtätheten eller antalet varv per meter och slutligen strömmen I som cirkulerar genom lindningen mätt i ampere (A).
Den magnetiska permeabiliteten hos en järnkärna beror på dess legering och är vanligtvis mellan 200 och 5000 XNUMX gånger luftens permeabilitet. Med samma faktor multipliceras det resulterande fältet i förhållande till det hos en elektromagnet utan järnkärna. Luftens permeabilitet är ungefär lika med den hos ett vakuum, vilket är µ. 0 = 1,26 × 10 -6 T * m / A.
Hur fungerar det?
För att förstå hur en elektromagnet fungerar är det nödvändigt att förstå magnetismens fysik.
Låt oss börja med en enkel rak tråd som bär en ström I, denna ström producerar ett magnetfält B runt tråden.
Magnetfältlinjerna runt en rak tråd är koncentriska cirklar runt den ledande tråden. Fältlinjerna följer högerhandsregeln, vilket innebär att om högerhandens tumme pekar i strömmens riktning, kommer de andra fyra fingrarna på högerhanden att indikera magnetfältlinjernas rörelseriktning.
Magnetfältet i en rak kabel
Magnetfältet på grund av en rak tråd på avståndet r är:
Anta att vi böjer kabeln så att den bildar en cirkel eller ögla, och sedan möts magnetfältlinjerna på kabelns insida, alla pekande i samma riktning, vilket bidrar till och förstärker varandra. På insidan av slinga eller cirkel, är fältet intensivare än på utsidan, där fältlinjerna separerar och försvagas.
Magnetfältet i centrum av en spiral
Det resulterande magnetfältet i mitten av en spole med radie um som bär en ström I är:
Effekten mångfaldigas om vi böjer kabeln varje gång, vilket skapar två, tre, fyra och många fler varv. När vi lindar kabeln till en fjäder med tätt placerade varv är magnetfältet inuti fjädern jämnt och mycket intensivt, medan det utanför är praktiskt taget noll.
Anta att vi lindar kabeln till en 30-varvs spiral som är 1 cm lång och 1 cm i diameter. Detta ger en spinndensitet på 3000 varv per meter.
Magnetfältet för en ideal solenoid
I en ideal solenoid ges det interna magnetfältet av:
Sammanfattningsvis, våra beräkningar för en kabel som transporterar 1 ampere ström och beräkning av magnetfältet i mikrotesla, alltid på 0,5 cm avstånd från kabeln i olika konfigurationer:
- Rak kabel: 40 mikrotesla.
- Kabel i en cirkel med 1 cm diameter: 125 mikrotesla.
- Spiral med 300 varv på 1 cm: 3770 mikrotesla = 0,003770 Tesla.
Men om vi till spiralen lägger en järnkärna med en relativ permittivitet på 100, multipliceras fältet med 100, det vill säga 0,37 Tesla.
Det är också möjligt att beräkna den kraft som solenoidelektromagneten utövar på en sektion av järnkärnan i tvärsnittet A :
Om man antar ett magnetiskt mättnadsfält på 1,6 Tesla, kommer kraften per kvadratmeter tvärsnittsarea av järnkärnan som utövas av elektromagneten att vara 10^6 Newton motsvarande 10^5 kilogram kraft, dvs. 0,1 ton per kvadratmeter tvärsnitt.
Detta innebär att en mättnadselektromagnet med en effekt på 1,6 Tesla utövar en kraft på 10 kg på en järnkärna på 1 cm. 2 tvärsnitt.
Tillämpningar av elektromagneter
Elektromagneter är en del av många apparater och apparater. De finns till exempel inuti:
– Elmotorer.
– Generatorer och dynamoer.
– Högtalare
– Elektromekaniska reläer eller brytare.
– elektriska klockor.
– Magnetventiler för flödesreglering.
– Datorns hårddiskar.
– Skrotkranar.
– Metallseparatorer för kommunalt avfall.
– elektrisk bromsstation och lastbilar.
– Kärnmagnetiska resonansmaskiner.
Och många fler enheter.
Referenser
- García, F. Magnetfält. Hämtad från: www.sc.ehu.es
- Tagueña, J. och Martina, E. Magnetism. Från kompass till rotation. Hämtad från: bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
- Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysik med modern fysik. 14:e uppl. Volym 2. 921-954.
- Wikipedia Elektromagnet Hämtad från: wikipedia.com
- Wikipedia Elektromagnet Hämtad från: wikipedia.com
- Wikipedia Magnetisering Hämtad från: wikipedia.com