Czym jest elektromagnes? Ich rodzaje i cele

Artykuł mówi o tym, czym jest elektromagnes, według jakiej zasady jest on ułożony, i w jakich sferach używa się tego typu magnesów.

Magnetyzm

Prawdopodobnie jeden z najbardziej niesamowitych, ale w tym samym czasieCzas prostych reakcji fizycznych to magnetyzm. Ponad trzy tysiące lat temu wielu naukowców starożytnej Grecji i Chin było świadomych niezwykłych właściwości "kamieni magnetycznych".

W tym samym czasie nikogo nie zaskoczysz nawet magnesaminajpotężniejszy - oparty na neodymie. Często są sprzedawane jako bibeloty lub można je znaleźć w różnych urządzeniach i mechanizmach. Jednak niewielu wie, jak ważny jest magnetyzm dla postępu naukowego i technologicznego.

Ale na początku XIX wieku stworzono takie urządzenie jak elektromagnes. Czym więc jest elektromagnes, w jaki sposób jest on ułożony i gdzie jest stosowany? Porozmawiamy o tym w tym artykule.

Definicja

Elektromagnes jest specjalnym urządzeniem,którego praca wytwarza pole magnetyczne, gdy jest do niego przyłożony prąd elektryczny. Najczęściej elektromagnesy składają się z uzwojenia pierwotnego i rdzenia o ferromagnetycznych właściwościach.

Uzwojenie jest zwykle wykonane z miedzi lubdrut aluminiowy o różnej grubości, koniecznie pokryty izolacją. Ale są też elektromagnesy z materiałów nadprzewodzących. Same rdzenie magnetyczne wykonane są ze stali, stopów żelazowo-niklowych lub żeliwa. Aby zminimalizować straty na prądach wirowych, rdzenie magnetyczne są konstrukcyjnie wykonywane z całego zestawu cienkich arkuszy. Teraz wiemy, czym jest elektromagnes. Przyjrzyjmy się historii tego przydatnego urządzenia.

Historia

Stwórcą elektromagnesu jest WilliamJesiotr. To on w 1825 roku wykonał pierwszy taki magnes. Strukturalnie, urządzenie było cylindrycznym kawałkiem żelaza, wokół którego nawinięto gruby izolowany drut miedziany. W czasie, gdy przez niego przepychano prąd elektryczny, metalowy pręt uzyskał właściwości magnesu. A kiedy przepływ prądu został przerwany, wszystkie urządzenia magnetyzujące natychmiast straciły moc. Jest to ta jakość - włączenie i wyłączenie, jeśli to konieczne - i pozwala na użycie elektromagnesów w wielu sferach technologicznych i przemysłowych.

Zastanawialiśmy się nad tym, czym jest elektromagnes. Teraz przeanalizujmy jego główne typy. Są one podzielone zgodnie z metodą tworzenia pola magnetycznego. Ale ich funkcja pozostaje taka sama.

Rodzaje

Elektromagnesy występują w następujących postaciach:

• Neutralny prąd stały. W takim urządzeniu powstaje strumień magnetycznyza pomocą stałego prądu elektrycznego przepływającego przez uzwojenie. Siła przyciągania takiego elektromagnesu zmienia się w zależności tylko od wielkości prądu, a nie od jego kierunku w uzwojeniu.
• Spolaryzowany prąd stały. Działanie tego elektromagnesu jest opartena obecność dwóch niezależnych strumieni magnetycznych. Mówiąc o polaryzacji, jego obecność jest zwykle tworzona przez magnesy trwałe (w rzadkich przypadkach - przez dodatkowe elektromagnesy) i jest potrzebna do stworzenia siły przyciągania przy wyłączonym uzwojeniu. A działanie takiego elektromagnesu zależy od wielkości i kierunku prądu elektrycznego, który porusza się w uzwojeniu.
• Prąd zmienny. W takich urządzeniach cewka elektromagnesujest zasilany prądem zmiennym. Odpowiednio, z pewną okresowością, strumień magnetyczny zmienia swój kierunek i wielkość. Siła przyciągania zmienia się tylko w wielkości, z powodu tego, co "pulsuje" od wartości minimalnej do maksymalnej, z częstotliwością, która ma podwójną wartość w odniesieniu do częstotliwości zasilającej ją prądu elektrycznego.

Z jakiego rodzaju są, już przeczytaliśmy. Rozważmy teraz przykłady użycia elektromagnesów.

Przemysł

Prawdopodobnie cały czas, ale widziałem wersjetakie urządzenie jak podnoszenie elektromagnesu. Jest to gruby "naleśnik" o różnych średnicach, który ma ogromną siłę przyciągania i jest używany do przenoszenia ładunku, złomu i wszelkich innych metali. Wygoda jest taka, że ​​wystarczy wyłączyć zasilanie - a cały ładunek natychmiast się odłącza i na odwrót. To znacznie upraszcza proces ładowania i rozładowywania.

Siła elektromagnesu, nawiasem mówiąc, jest obliczana przeznastępujący wzór: F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S. Rozważmy to bardziej szczegółowo. W tym przypadku F jest siłą w kilogramach (można ją również zmierzyć w newtonach), B jest wartością indukcyjną, a S jest obszarem powierzchni roboczej urządzenia.

Medycyna

Nawet pod koniec XIX wieku elektromagnesyzastosowanie w medycynie. Jednym z takich przykładów - specjalne urządzenie, które mogą być usunięte z oczu ciał obcych (wióry metalowe, rdzę, itp).

A w naszych czasach elektromagnesy są również powszechnesą używane w medycynie i prawdopodobnie jednym z takich urządzeń, o którym wszyscy słyszeli, jest MRI. Działa na bazie rezonansu magnetyczno-jądrowego, a w rzeczywistości jest ogromnym i potężnym elektromagnesem.

Technika

Również podobne magnesy są używane w różnychinżynieria i elektronika, a także w sferze domowej, na przykład jako zamki. Takie zamki są wygodne, ponieważ są bardzo szybkie i łatwe w obsłudze, ale wystarczy odłączyć zasilanie budynku w sytuacji awaryjnej, a wszystkie zostaną otwarte, co jest bardzo wygodne do pożaru.

Cóż, oczywiście praca wszystkich przekaźników opiera się na zasadach elektromagnetyzmu.

Jak widać, jest to bardzo ważne urządzenie, które znalazło zastosowanie w różnych dziedzinach nauki i technologii.