Hvordan Elektromagneter Arbejde

Denne elektromagnet er monteret på en portalkran løfter tungt udstyr . chiquizafra / iStock / Getty Images

Elektromagneter bruger elektrisk strøm til at fremkalde et magnetfelt, typisk i en stål eller jernkerne.I modsætning til permanente magneter, som altid er magnetiseret, kan elektromagneter kan tændes og slukkes, og polariteten af ​​magneten kan skiftes ved at vende strømmen af ​​strøm.


De kan anvendes sammen med permanente magneter, som i elektriske motorer, hvor elektromagneten er på en roterende armatur og de permanente magneter omgiver den.Solenoider er lineære elektromotorer, hvor interaktionen mellem magneter og elektromagneter kaster en aksel.

et magnetfelt Omgiver et Charged Wire

  • Credit går til HC Ørsted for at opdage den elektromagnetiske effekt i 1820. Han lagde mærke til, at en ladet wire påvirket retningen af ​​en kompasnål.Han postulerede en roterende kraft omkring tråden.Faktisk tråden skaber et magnetfelt vinkelret på tråden.

    Et princip kaldes "højre reglen" beskriver strømmen af ​​dette felt omkring tråden.Forestil gribe en ladet wire

    med højre hånd, med tommelfingeren udvidet.Dine krøllede fingre peger i retning af magnetfeltet flow vinkelret på tråden, og tommel- peger i retning af den nuværende flow.

Den Forstærker Effekten af ​​en jern og stål Core

  • spinding af elektroner i jern og stål atomer kan generere en magnetisk kraft, men normalt de er tilfældigt orienteret inden domæner enkelte krystaller.Georgia State Universitets HyperPhysics sider forklarer hvordan, hvornår en ladet wire sløjfer omkring en kerne som en stang, det magnetiske felt vinkelret på tråden gør elektronerne tilpasse deres baner, forener at danne en enkelt magnetfelt i kernen.Dette i høj grad forstærker den oprindelige felt omkring tråden.Hvis de nuværende tilbageslag, polariteten af ​​kernen reverserer.Hvis strømmen er fjernet, kernen tilbage til tilfældig orientering og mister sin magnetisme.

en elektromagnet Core Presents Begrænsninger

  • Mens en kerne er afstemt elektroner øge styrken i et magnetfelt frembragt omkring det, kan kernen kun give en vis mængde af boost før alle dets elektroner er justeret, og der er ikke mereforstærkning virkning, der kan opnås, selv om der anvendes mere strøm.Denne effekt kaldes mætning.

    "Elektrisk stål" er en legering af jern og silicium med en lille mængde kulstof, som American National Standards Institute beskriver som "grain-orienterede" og bruges i elektriske applikationer som transformere, som er en form for elektromagnet.

Ampere-Slår Multiply at skabe Magnetisk Potentielle

  • En løkke af ladet ledning med eller uden en jernkerne skaber et magnetfelt, der kaldes flux.Med flere sløjfer af tråd, magnetiseringsstrømmen effekt forstærkes, fordi hver sløjfe felt tilføjer til de andre, der kombinerer i en stort felt.Den magnetomotorisk kraft, eller magnetisk potentiale (skrevet som MMF eller undertiden F), af dette felt ligner spændingspotentiale i en elektrisk strøm.Måleenheden er ampere-vindinger, noteret som NI, hvor N er antallet af vindinger multipliceret med I, som er strømmen i ampere.En 5-ampere strøm i 100 sløjfer af tråd vil skabe en MMF på 500 NI, og så vil en 10-ampere strøm i 50 sløjfer af tråd.

    En tyndere tråddiameter giver flere sløjfer for en given mængde materiale, plads og vægt.En tyndere tråd har også højere modstand, så der er en afvejning fordi tyndere tråd ikke vil bære så meget strøm som en tykkere tråd, på ethvert givet spænding.Ohms lov giver årsagen til dette, som løbende er lig med spændingen divideret med modstanden (I = V / R).Jo højere modstand af tyndere tråd kræver mere spænding for at frembringe en given strøm.

Enhanced Performance af superledende magneter

  • Chilling en elektromagnet med flydende helium til omkring 2 grader Kelvin, nær det absolutte nulpunkt, forårsager en supercondutcing stat i spolen.HyperPhysics beskriver, hvordan forskellige wire designs indarbejde superledende legeringer som niobium-tin og niobium-titan som fibre indlejret i en kobbertråd matrix.Det nationale institut for Standarder og Teknologi beskriver nogle karakteristika af superledende magneter.Når en strøm er aktiveret dem, kan den aktuelle fjernes og spolerne vil forblive aktiveret, så længe magneten forbliver kølet.Operatører kan slå denne effekt til og fra ved at opvarme en lille del af tråd til at bringe den ud af superledende tilstand.Et fænomen kaldet "quenching" kan ske, hvis noget får spolerne til at vende tilbage til en resistiv tilstand, der forårsager en overraskende udbrud af helium udstødning fra den flydende helium bad.

Ressourcer

  • Kenyon College Instrumenter til Natural filosofi: Elektromagnet
552
0
1
Videnskab