Elektromagnetzusammensetzung, Teile, wie sie funktioniert und Anwendungen

A Elektromagnet Es ist ein Gerät, das Magnetismus aus dem elektrischen Strom erzeugt. Wenn der elektrische Strom aufhört, verschwindet auch das Magnetfeld. 1820 wurde festgestellt, dass ein elektrischer Strom in seiner Umgebung ein Magnetfeld erzeugt. Vier Jahre später wurde das erste Elektromagnet erfunden und gebaut.

Das erste Elektromagnet bestand aus einem mit Isolierlack bemalten eisernen Hufeisen und achtzehn achtzehn Spin von Kupferdraht ohne elektrischen Isolierdraht überfordert.

Abbildung 1. Elektromagnet. Quelle: Pixabay

Moderne Elektromagnete können je nach endgültiger Verwendung unterschiedlich sein, die ihnen gegeben werden. Und es ist das Kabel, das mit Lack isoliert ist und nicht der Eisenkern. Die häufigste Form des Eisenkerns ist zylindrisch, auf der der isolierte Kupferdraht gerollt ist.

Ein Elektromagnet kann nur mit dem emporieren ein Magnetfeld erzeugt werden, aber der Eisenkern multipliziert die Intensität des Feldes.

Wenn der elektrische Strom durch die Wicklung eines Elektromagneten führt, ist der Eisenkern Magnetiza. Das heißt.

Der Magnetismus als solcher ist mindestens von 600 bis mindestens bekannt.C., Wenn die griechischen Tales de Mileto im Detail des Magneten spricht. Magnetit, ein Eisenmineral, erzeugt natürlich und dauerhaft Magnetismus.

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Elektromagnetze Vorteile

Ein zweifellosem Vorteil von Elektromagneten besteht darin, dass das Magnetfeld durch die Kontrolle des elektrischen Stroms festgelegt, erhöht oder entfernt werden kann. Bei der Herstellung von permanenten Magneten sind Elektromagine erforderlich. 

Warum passiert das nun?? Die Antwort ist, dass der Magnetismus sowohl für Materie als auch für Elektrizität intrinsisch ist, aber beide Phänomene manifestieren sich nur unter bestimmten Bedingungen.

Es kann jedoch gesagt werden. In der Materie, auf atomarer und molekularer Ebene, werden diese Ströme, die Magnetfelder in alle Richtungen erzeugen, die sich gegenseitig abbrechen, erzeugt. Deshalb zeigen Materialien normalerweise keinen Magnetismus.

Der beste Weg, um es zu erklären, besteht darin, zu denken, dass kleine magnetische Momente (magnetische Momente), die in alle Richtungen zeigen, innerhalb des Subjekts untergebracht sind.

In ferromagnetischen Materialien können magnetische Momente Regionen ausrichten und bilden Magnetische Domänen. Wenn ein externes Feld angewendet wird, sind diese Domänen ausgerichtet.

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Wenn das externe Feld entfernt wird, kehren diese Domänen nicht in ihre ursprüngliche zufällige Position zurück, sondern bleiben teilweise ausgerichtet. Auf diese Weise wird das Material magnetisiert und bildet einen dauerhaften Magneten.

Zusammensetzung und Teile eines Elektromagnetzes

Ein Elektromagnet besteht aus:

- Eine isolierte Kabelwicklung mit Lack.

- Ein Eisenkern (optional).

- Eine aktuelle Quelle, die kontinuierlich oder alternativ sein kann.

Figur 2. Teile eines Elektromagnetzes. Quelle: Selbst gemacht.

Die Wicklung ist der Fahrer, der den vom Magnetfeld erzeugten Strom übergibt und in Form einer Feder eingeschrieben ist.

In der Wicklung sind die Kurven oder Kurven normalerweise sehr zusammen. Deshalb ist es äußerst wichtig, dass das Kabel, mit dem die Wicklung durchgeführt wird, einen elektrischen Isolator hat, der mit einem speziellen Lack erreicht wird. Der Zweck des Lackierens ist, dass selbst wenn die Kurven gruppiert sind und miteinander berühren, elektrisch isoliert bleiben und der Strom ihrem Spiralverlauf folgt.

Je größer die Dicke der Wickelfahrer hat, desto größer wird die aktuelle Intensität das Kabel, aber es begrenzt die Gesamtzahl der Kurven, die überwältigt werden können. Aus diesem Grund verwenden viele Elektromagnet -Spulen ein dünnes Kabel.

Das erzeugte Magnetfeld ist proportional zum Strom, der durch den Wickelfahrer fließt und auch proportional zur Schussdichte. Dies bedeutet, dass je mehr Kurven pro Längeneinheit platziert sind, desto größer ist die Intensität des Feldes.

Je stärker die Speige der Wicklung festgelegt sind, desto größer ist die Zahl, die sie in eine bestimmte Länge passt, und erhöht seine Dichte und damit das resultierende Feld. Dies ist ein weiterer der Gründe, warum Elektromagnette ein isoliertes Kabel mit Lack anstelle von Kunststoff oder anderen Materialien verwenden, was eine Dicke hinzufügen würde.

Magnet

In einem zylindrischen Magneten oder Elektriman wie in Abbildung 2 wird die Intensität des Magnetfelds durch die folgende Beziehung angegeben:

B = μ· Nash

Wobei B das Magnetfeld (oder die magnetische Induktion) ist, das in Tesla in Einheiten des internationalen Systems gemessen wird, μ ist die magnetische Durchlässigkeit des Kerns, n ist die Dichte der Kurven oder der Anzahl der Kurven für jeden Messgerät und schließlich der Strom Ich, der durch die Wicklung zirkuliert, die in Verstärkern gemessen wird (a).

Die magnetische Durchlässigkeit des Eisenkerns hängt von der Legierung ab und liegt normalerweise zwischen dem 200 und 5000 -mal so. In diesem Faktor wird das resultierende Feld in Bezug auf das eines Elektromagneten ohne Eisenkern multipliziert. Die Luftdurchlässigkeit entspricht ungefähr der des Vakuums, das μ ist₀= 1,26 × 10^-6 T*m/a.

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Wie funktioniert es?

Um die Funktion eines Elektromagneten zu verstehen, ist es notwendig, die Physik des Magnetismus zu verstehen.

Beginnen wir mit einem einfachen geraden Kabel, das einen Strom I transportiert. Dieser Strom erzeugt ein Magnetfeld B um das Kabel.

Figur 3. Magnetfeld, das von einem geraden Kabel erzeugt wird. Quelle: Wikimedia Commons

Die Magnetfeldleitungen um das gerade Kabel sind konzentrische Kreise um das Treiberkabel. Die Feldlinien erfüllen die Regel der rechten Hand, dh, wenn der Daumen der rechten Hand in Richtung des Stroms zeigt.

Magnetfeld eines geraden Kabels

Das Magnetfeld aufgrund eines geraden Kabels in einem Abstand r ist:

Dies bedeutet, dass ein halben Zentimeter vom Fahrer das Magnetfeld 40 Millionen Tesla in derselben Reihenfolge des Landmagnetfeldes beträgt.

Nehmen wir an, wir falten das Kabel so, dass es einen Kreis oder eine Spase bildet, und dann kommen die Magnetfeldlinien des Inneren zusammen und zeigen alle in die gleiche Richtung, fügen sich hinzu und verstärken sich selbst. In der Innenseite der Schleife o Kreisen Sie das Feld intensiver als außen, wo die Feldlinien getrennt und geschwächt sind.

Figur 4. Magnetfeld, das durch einen Kreisdraht erzeugt wird. Quelle: Wikimedia Commons

Das Magnetfeld in der Mitte einer Schleife

Das resultierende Magnetfeld in der Mitte eines Funkspauses Zu Das transportiert einen Strom, den ich ist:

Dies bedeutet, dass das Magnetfeld im Zentrum eines Spiralzentimes im Durchmesser 125,7 Millionen Tesla beträgt. Diese Werte zeigen, dass der Effekt des Faltens des Treibers in kreisförmiger Form das Magnetfeld in der Mitte des Kreises intensiviert, der immer noch 0,5 cm vom Fahrer entfernt ist.

Der Effekt multipliziert, wenn wir das Kabel jedes Mal erhalten, damit es zwei, drei, vier, ... und viele Kurven hat. Wenn wir das von der Feder gepackte Kabel mit sehr gutem Magnetfeld innerhalb der Feder aufrollen, ist es gleichmäßig und sehr intensiv, während es außen praktisch null ist.

Angenommen, wir rollen das Kabel in einer 30 -Runden -Spirale in 1 cm lang und 1 cm Durchmesser. Dies ergibt eine 3000 -Runden -Schaumdichte pro Meter.

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Ideales Magnetmagnetfeld

In einem idealen Magnet wird das Magnetfeld im Inneren gegeben durch:

Dies bedeutet, dass sich das Magnetfeld bis zu ungefähr 377.000 Millionen Souls von Tesla verschärft hat.

Kurz gesagt, unsere Berechnungen für ein Kabel, das 1 Stromamperium führt und das Magnetfeld in Mikroteslas berechnet, in verschiedenen Konfigurationen immer 0,5 cm vom Kabel entfernt:

1. Gerade Kabel: 40 Mikroteslas.
2. Kabel in einem Kreis von 1 cm Durchmesser: 125 Mikroteslas.
3. 300 Runden Spiral in 1 cm: 3770 mikrotelas = 0,003770 Tesla.

Wenn wir jedoch der Spirale einen Eisenkern mit relativem Zulagen von 100 ergänzen, multipliziert das Feld 100 -mal, das ist 0,37 Tesla.

Es ist auch möglich ZU:

Ferromagnetische Materialien haben das Merkmal, dass das Magnetfeld B mit einem bestimmten maximalen Wert gesättigt ist. In den Eisenkern mit größerer Durchlässigkeit liegt dieser Wert zwischen 1,6 und 2 Tesla.

Unter der Annahme eines Magnetfelds der Sättigung von 1,6 Tesla beträgt die Kraft pro Quadratmeter des vom Elektromagneten ausgeübten Eisenkernbereichs 10^6 Newton äquivalent zu 10^5 Kilogramm Kraft, dh 0,1 Tonnen durch Quadratmeter Querschnittsabschnitt.

Dies bedeutet, dass ein Elektromagnet im 1,6 -Tesla -Sättigungsfeld eine 10 kg Kraft auf einen Eisenkern von 1 cm ausübt² von Querschnitt.

Elektromagnetanwendungen

Elektromagnes sind Teil vieler Geräte und Geräte. Zum Beispiel sind sie im Inneren vorhanden:

- Elektromotoren.

- Lichtmaschinen und Dynamos.

- Lautsprecher.

- Elektromechanische Relais oder Suiches.

- Elektrische Timbres.

- Magnetventile für die Durchflussregelung.

- Harte Computerscheiben.

- Scalery Scale Cranes.

- Metallabscheider aus städtischen Abfällen.

- Elektrische Bremsen von Zügen und Lastwagen.

- Nukleare Magnetresonanzbildmaschinen.

Und viele weitere Geräte.

Verweise

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5. Wikipedia. Elektromagnet. Erholt von: Wikipedia.com
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