Artykuł opisuje czym jest elektromagnes, na jakiej zasadzie jest on umieszczony i w jakich obszarach ten rodzaj magnesu jest używany.
Magnetyzm
Prawdopodobnie jedną z najbardziej niesamowitych, ale prostych reakcji fizycznych jest magnetyzm. Ponad trzy tysiące lat temu wielu naukowców starożytnej Grecji i Chin znało niezwykłe właściwości „kamieni magnetycznych”.
W naszych czasach nie zaskoczysz nikogo magnesami, nawet tymi najpotężniejszymi - opartymi na neodymie. Często są sprzedawane jako drobiazgi lub można je znaleźć w różnych urządzeniach i mechanizmach. Jednak niewiele osób wie, jak ważny jest magnetyzm dla postępu naukowego i technologicznego.
Ale na początku XIX wieku powstało takie urządzenie jak elektromagnes. Czym więc jest elektromagnes, jak działa i gdzie jest używany? Porozmawiamy o tym w tym artykule.
Definicja
Elektromagnes to specjalne urządzenie, którego działanie wytwarza pole magnetyczne po przyłożeniu do niego prądu elektrycznego. Najczęściej elektromagnesy składają się z uzwojenia pierwotnego i rdzenia o właściwościach ferromagnetycznych.
Uzwojenie jest zwykle wykonane z różnych drutów miedzianych lub aluminiowychgrubość, koniecznie pokryta izolacją. Ale są też elektromagnesy wykonane z materiałów nadprzewodzących. Same obwody magnetyczne są wykonane ze stali, stopów żelazowo-niklowych lub żeliwa. Aby zminimalizować straty na prądy wirowe, obwody magnetyczne są konstrukcyjnie wykonane z całego zestawu cienkich arkuszy. Teraz wiemy, czym jest elektromagnes. Przyjrzyjmy się bliżej historii tego przydatnego urządzenia.
Historia
Twórcą elektromagnesu jest William Sturgeon. To on w 1825 roku stworzył pierwszy taki magnes. Strukturalnie urządzenie było cylindrycznym kawałkiem żelaza, wokół którego owinięto gruby izolowany drut miedziany. W momencie, gdy przepuszczano przez niego prąd elektryczny, metalowy pręt nabrał właściwości magnesu. A gdy przepływ prądu został przerwany, urządzenie natychmiast straciło cały magnetyzm. To właśnie ta jakość - włączanie i wyłączanie w razie potrzeby - pozwala na zastosowanie elektromagnesów w wielu dziedzinach technologicznych i przemysłowych.
Rozważaliśmy pytanie, czym jest elektromagnes. Przyjrzyjmy się teraz jego głównym typom. Dzieli się je w zależności od metody tworzenia pola magnetycznego. Ale ich funkcja pozostaje taka sama.
Wyświetlenia
Elektromagnesy są następujących typów:
- Nutralny prąd stały. W takim urządzeniu strumień magnetyczny wytwarzany jest za pomocą bezpośredniego prądu elektrycznego przepływającego przez uzwojenie. Oznacza to, że siła przyciągania takiego elektromagnesu zmienia się w zależności tylko od wielkościprąd, a nie z jego kierunku w uzwojeniu.
- Spolaryzowane DC. Działanie elektromagnesu tego rodzaju opiera się na obecności dwóch niezależnych strumieni magnetycznych. Jeśli mówimy o polaryzacji, to jej obecność jest zwykle powodowana przez magnesy trwałe (w rzadkich przypadkach dodatkowe elektromagnesy) i jest ona potrzebna do wytworzenia siły przyciągającej, gdy uzwojenie jest wyłączone. A działanie takiego elektromagnesu zależy od wielkości i kierunku prądu elektrycznego, który porusza się w uzwojeniu.
- AC. W takich urządzeniach cewka elektromagnesu jest zasilana prądem przemiennym. W związku z tym z pewną okresowością strumień magnetyczny zmienia swój kierunek i wielkość. A siła przyciągania zmienia się tylko pod względem wielkości, dlatego „pulsuje” od wartości minimalnej do maksymalnej z częstotliwością dwukrotnie większą niż częstotliwość prądu elektrycznego, który ją zasila.
Zapoznaliśmy się już z ich typami. Rozważmy teraz przykłady użycia elektromagnesów.
Przemysł
Prawdopodobnie każdy przynajmniej raz, ale widział różne urządzenia takie jak elektromagnes podnoszący. Jest to gruby „naleśnik” o różnych średnicach, który ma ogromną siłę przyciągania i służy do przewożenia ładunku, złomu i ogólnie każdego innego metalu. Jego wygoda polega na tym, że wystarczy wyłączyć zasilanie - a cały ładunek jest natychmiast odczepiany i na odwrót. To znacznie upraszcza proces załadunku i rozładunku.
SiłaNawiasem mówiąc, elektromagnes jest obliczany według następującego wzoru: F=40550∙B^2∙S. Rozważmy to bardziej szczegółowo. W tym przypadku F to siła w kilogramach (może być również mierzona w Newtonach), B to wartość indukcji, a S to pole powierzchni roboczej urządzenia.
Medycyna
Już pod koniec XIX wieku elektromagnesy były wykorzystywane w medycynie. Jednym z takich przykładów jest specjalne urządzenie, które może usuwać ciała obce (wióry metalowe, rdzę, kamień itp.) z oka.
W naszych czasach elektromagnesy są również szeroko stosowane w medycynie i prawdopodobnie jednym z tych urządzeń, o których wszyscy słyszeli, jest rezonans magnetyczny. Działa w oparciu o magnetyczny rezonans jądrowy i w rzeczywistości jest ogromnym i potężnym elektromagnesem.
Technika
Podobne magnesy są również używane w różnych technikach i elektronice oraz w sferze domowej, na przykład jako zamki. Takie zamki są wygodne, ponieważ są bardzo szybkie i łatwe w obsłudze, ale jednocześnie wystarczy odłączyć budynek w sytuacji awaryjnej - i wszystkie się otworzą, co jest bardzo wygodne w przypadku pożaru.
I oczywiście działanie wszystkich przekaźników opiera się na zasadach elektromagnetyzmu.
Jak widać, jest to bardzo ważne urządzenie, które znalazło zastosowanie w różnych dziedzinach nauki i technologii.
