A cikk leírja, mi az elektromágnes, milyen elven épül fel, és milyen területeken használják ezt a típusú mágnest.
Mágnesesség
Valószínűleg az egyik legcsodálatosabb, mégis egyszerű fizikai reakció a mágnesesség. Több mint háromezer évvel ezelőtt az ókori Görögország és Kína számos tudósa ismerte a "mágneses kövek" szokatlan tulajdonságait.
A mi korunkban senkit sem fogsz meglepni mágnesekkel, még a legerősebb - neodímium alapú - mágnesekkel sem. Gyakran csecsebecsékként árulják, vagy különféle készülékekben és mechanizmusokban találhatók. Kevesen tudják azonban, hogy a mágnesesség milyen fontos a tudományos és technológiai haladás szempontjából.
De a 19. század elején létrehoztak egy olyan eszközt, mint az elektromágnes. Tehát mi az elektromágnes, hogyan működik és hol használják? Ebben a cikkben erről fogunk beszélni.
Definíció
Az elektromágnes egy speciális eszköz, amelynek működése mágneses mezőt hoz létre, amikor elektromos áramot vezetnek rá. Az elektromágnesek leggyakrabban egy primer tekercsből és egy ferromágneses tulajdonságokkal rendelkező magból állnak.
A tekercs általában különféle réz- vagy alumíniumhuzalból készülvastagsága, szükségszerűen szigeteléssel borítva. De léteznek szupravezető anyagokból készült elektromágnesek is. Maguk a mágneses áramkörök acélból, vas-nikkel ötvözetből vagy öntöttvasból készülnek. Az örvényáram-veszteségek minimalizálása érdekében a mágneses áramkörök szerkezetileg vékony lemezek egész sorából készülnek. Most már tudjuk, mi az elektromágnes. Nézzük meg közelebbről ennek a hasznos eszköznek a történetét.
Előzmények
Az elektromágnes megalkotója William Sturgeon. 1825-ben ő készítette az első ilyen mágnest. Szerkezetileg az eszköz egy hengeres vasdarab volt, amely köré vastag szigetelt rézhuzal volt tekercselve. Abban a pillanatban, amikor elektromos áramot vezettek át rajta, a fémrúd mágnes tulajdonságait nyerte el. És amikor az áram áramlása megszakadt, a készülék azonnal elvesztette minden mágnesességét. Ez a minőség – szükség esetén ki- és bekapcsolása – teszi lehetővé az elektromágnesek használatát számos technológiai és ipari területen.
Meggondoltuk azt a kérdést, hogy mi az elektromágnes. Most pedig nézzük meg főbb típusait. A mágneses mező létrehozásának módjától függően vannak felosztva. De funkciójuk ugyanaz marad.
Megtekintések
Az elektromágnesek a következő típusúak:
- Semleges DC. Egy ilyen eszközben a mágneses fluxust a tekercsen átvezetett egyenáram hozza létre. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen elektromágnes vonzó ereje csak a nagyságától függően változikáram, és nem annak irányából a tekercsben.
- Polarizált DC. Az ilyen típusú elektromágnesek működése két független mágneses fluxus jelenlétén alapul. Ha polarizációról beszélünk, akkor jelenlétét általában állandó mágnesek (ritka esetekben további elektromágnesek) hozzák létre, és a tekercs kikapcsolt állapotában vonzó erő létrehozásához szükséges. És egy ilyen elektromágnes hatása a tekercsben mozgó elektromos áram nagyságától és irányától függ.
- AC. Az ilyen eszközökben az elektromágneses tekercset váltakozó árammal látják el. Ennek megfelelően egy bizonyos periodicitás mellett a mágneses fluxus megváltoztatja irányát és nagyságát. A vonzási erő pedig csak nagyságrendileg változik, ezért "impulzál" a minimumtól a maximumig olyan frekvenciával, amely kétszerese az őt tápláló elektromos áram frekvenciájának.
Már megismerkedtünk azzal, hogy milyen típusok vannak. Most vegyünk példákat az elektromágnesek használatára.
Iparág
Valószínűleg mindenki legalább egyszer, de számos ilyen eszközt látott emelő elektromágnesként. Ez egy vastag, különböző átmérőjű "palacsinta", amely hatalmas vonzerővel rendelkezik, és rakomány, fémhulladék és általában bármilyen más fém szállítására szolgál. Kényelme abban rejlik, hogy elég kikapcsolni az áramot - és a teljes terhelés azonnal lekapcsolódik, és fordítva. Ez nagymértékben leegyszerűsíti a be- és kirakodás folyamatát.
ErőAz elektromágnes egyébként a következő képlettel számítható ki: F=40550∙B^2∙S. Tekintsük részletesebben. Ebben az esetben F az erő kilogrammban (Newtonban is mérhető), B az indukciós érték, S pedig az eszköz munkafelülete.
Orvostudomány
Már a 19. század végén használták az elektromágneseket az orvostudományban. Ilyen például egy speciális készülék, amely eltávolíthatja az idegen testeket (fémforgács, rozsda, vízkő stb.) a szemből.
A mi korunkban az elektromágneseket az orvostudományban is széles körben használják, és valószínűleg az egyik ilyen eszköz, amelyről mindenki hallott, az MRI. Mágneses magrezonancia alapján működik, és valójában egy hatalmas és erős elektromágnes.
Technika
A hasonló mágneseket különféle technikákban és elektronikában, illetve a háztartási szférában például zárként is használják. Az ilyen zárak kényelmesek, mert nagyon gyorsan és egyszerűen használhatók, ugyanakkor vészhelyzetben elegendő áramtalanítani az épületet - és mindegyik kinyílik, ami nagyon kényelmes tűz esetén.
És természetesen minden relé működése az elektromágnesesség elvein alapul.
Amint láthatja, ez egy nagyon fontos eszköz, amelyet a tudomány és a technológia különböző területein alkalmaztak.
