Rakstā ir aprakstīts, kas ir elektromagnēts, pēc kāda principa tas ir izkārtots un kādās jomās šāda veida magnēti tiek izmantoti.
Magnētisms
Iespējams, viena no pārsteidzošākajām, taču vienkāršākajām fiziskajām reakcijām ir magnētisms. Pirms vairāk nekā trīs tūkstošiem gadu daudzi Senās Grieķijas un Ķīnas zinātnieki zināja "magnētisko akmeņu" neparastās īpašības.
Mūsu laikā jūs nevienu nepārsteigsit ar magnētiem, pat jaudīgākajiem - uz neodīma bāzes. Tos bieži pārdod kā piekariņus vai var atrast dažādās ierīcēs un mehānismos. Tomēr daži cilvēki zina, cik magnētisms ir svarīgs zinātnes un tehnoloģiju progresam.
Bet 19. gadsimta sākumā tika radīta tāda ierīce kā elektromagnēts. Tātad, kas ir elektromagnēts, kā tas darbojas un kur to izmanto? Mēs par to runāsim šajā rakstā.
Definīcija
Elektromagnēts ir īpaša ierīce, kuras darbība rada magnētisko lauku, kad tam tiek pievadīta elektriskā strāva. Visbiežāk elektromagnēti sastāv no primārā tinuma un serdes, kam ir feromagnētiskas īpašības.
Tinumu parasti izgatavo no dažāda veida vara vai alumīnija stieplesbiezums, obligāti pārklāts ar izolāciju. Bet ir arī elektromagnēti, kas izgatavoti no supravadošiem materiāliem. Pašas magnētiskās ķēdes ir izgatavotas no tērauda, dzelzs-niķeļa sakausējumiem vai čuguna. Un, lai samazinātu virpuļstrāvas zudumus, magnētiskās ķēdes ir strukturāli izgatavotas no vesela plānu lokšņu komplekta. Tagad mēs zinām, kas ir elektromagnēts. Sīkāk apskatīsim šīs noderīgās ierīces vēsturi.
Vēsture
Elektromagnēta radītājs ir Viljams Stērdžens. Tas bija tas, kurš 1825. gadā izgatavoja pirmo šādu magnētu. Strukturāli ierīce bija cilindrisks dzelzs gabals, ap kuru bija apvīta bieza izolēta vara stieple. Brīdī, kad caur to tika izlaista elektriskā strāva, metāla stienis ieguva magnēta īpašības. Un, kad strāvas plūsma tika pārtraukta, ierīce nekavējoties zaudēja visu magnētismu. Tieši šī kvalitāte - nepieciešamības gadījumā ieslēgšana un izslēgšana - ļauj izmantot elektromagnētus vairākās tehnoloģiju un rūpniecības jomās.
Mēs esam apsvēruši jautājumu par to, kas ir elektromagnēts. Tagad aplūkosim tā galvenos veidus. Tie ir sadalīti atkarībā no magnētiskā lauka veidošanas metodes. Taču to funkcija paliek nemainīga.
Skatījumi
Elektromagnēti ir šāda veida:
- Neitrāla līdzstrāva. Šādā ierīcē magnētiskā plūsma tiek izveidota ar tiešas elektriskās strāvas palīdzību, kas tiek izvadīta caur tinumu. Tas nozīmē, ka šāda elektromagnēta pievilcības spēks mainās atkarībā tikai no lielumastrāva, nevis no tās virziena tinumā.
- Polarizēta līdzstrāva. Šāda veida elektromagnēta darbība balstās uz divu neatkarīgu magnētisko plūsmu klātbūtni. Ja mēs runājam par polarizāciju, tad tās klātbūtni parasti rada pastāvīgie magnēti (retos gadījumos papildu elektromagnēti), un tas ir nepieciešams, lai radītu pievilcīgu spēku, kad tinums ir izslēgts. Un šāda elektromagnēta darbība ir atkarīga no elektriskās strāvas stipruma un virziena, kas kustas tinumā.
- AC. Šādās ierīcēs elektromagnēta spole tiek darbināta ar maiņstrāvas elektrību. Attiecīgi ar noteiktu periodiskumu magnētiskā plūsma maina savu virzienu un lielumu. Un pievilkšanas spēks atšķiras tikai pēc lieluma, tāpēc tas "pulsē" no minimālās uz maksimālo vērtību ar frekvenci, kas ir divreiz lielāka par to barojošās elektriskās strāvas frekvenci.
Mēs jau esam iepazinušies ar to, kādi ir to veidi. Tagad apsveriet elektromagnētu izmantošanas piemērus.
Nozare
Iespējams, visi vismaz vienu reizi, bet redzēja dažādas šādas ierīces kā paceļamo elektromagnētu. Šī ir dažāda diametra bieza "pankūka", kurai ir milzīgs pievilkšanas spēks un kuru izmanto kravu, metāllūžņu un vispār jebkura cita metāla pārvadāšanai. Tā ērtība slēpjas faktā, ka pietiek ar strāvas padeves atslēgšanu - un visa slodze tiek nekavējoties atvienota, un otrādi. Tas ievērojami vienkāršo iekraušanas un izkraušanas procesu.
Spēkselektromagnētu, starp citu, aprēķina pēc šādas formulas: F=40550∙B^2∙S. Apsvērsim to sīkāk. Šajā gadījumā F ir spēks kilogramos (var izmērīt arī ņūtonos), B ir indukcijas vērtība un S ir ierīces darba virsmas laukums.
Medicīna
Jau 19. gadsimta beigās elektromagnēti tika izmantoti medicīnā. Viens no šādiem piemēriem ir īpašs aparāts, kas var noņemt no acs svešķermeņus (metāla skaidas, rūsu, zvīņas utt.).
Un mūsu laikos elektromagnēti tiek plaši izmantoti arī medicīnā, un, iespējams, viena no šīm ierīcēm, par kuru visi ir dzirdējuši, ir MRI. Tas darbojas, pamatojoties uz magnētisko kodolrezonansi, un patiesībā ir milzīgs un spēcīgs elektromagnēts.
Tehnika
Tāpat līdzīgi magnēti tiek izmantoti dažādās tehnikās un elektronikā, un sadzīves sfērā, piemēram, kā slēdzenes. Šādas slēdzenes ir ērtas, jo tās ir ļoti ātri un ērti lietojamas, taču tajā pašā laikā pietiek ar ēkas atslēgšanu avārijas gadījumā - un tās visas atvērsies, kas ir ļoti ērti ugunsgrēka gadījumā.
Un, protams, visu releju darbība balstās uz elektromagnētisma principiem.
Kā redzat, šī ir ļoti svarīga ierīce, kas ir atradusi pielietojumu dažādās zinātnes un tehnoloģiju jomās.
