Het artikel beschrijft wat een elektromagneet is, op welk principe deze is gerangschikt en in welke gebieden dit type magneet wordt gebruikt.
Magnetisme
Waarschijnlijk een van de meest verbazingwekkende maar toch eenvoudige fysieke reacties is magnetisme. Meer dan drieduizend jaar geleden kenden veel wetenschappers uit het oude Griekenland en China de ongebruikelijke eigenschappen van "magnetische stenen".
In onze tijd zul je niemand verrassen met magneten, zelfs niet de krachtigste - gebaseerd op neodymium. Ze worden vaak verkocht als snuisterijen of zijn te vinden in verschillende apparaten en mechanismen. Maar weinig mensen weten hoe belangrijk magnetisme is voor wetenschappelijke en technologische vooruitgang.
Maar aan het begin van de 19e eeuw werd zo'n apparaat als een elektromagneet gemaakt. Dus wat is een elektromagneet, hoe werkt het en waar wordt het gebruikt? We zullen hier in dit artikel over praten.
Definitie
Een elektromagneet is een speciaal apparaat waarvan de werking een magnetisch veld creëert wanneer er een elektrische stroom op wordt toegepast. Meestal bestaan elektromagneten uit een primaire wikkeling en een kern met ferromagnetische eigenschappen.
De wikkeling is meestal gemaakt van koper- of aluminiumdraad van verschillendedikte, noodzakelijkerwijs bedekt met isolatie. Maar er zijn ook elektromagneten van supergeleidende materialen. De magnetische circuits zelf zijn gemaakt van staal, ijzer-nikkellegeringen of gietijzer. En om wervelstroomverliezen te minimaliseren, worden magnetische circuits structureel gemaakt van een hele reeks dunne platen. Nu weten we wat een elektromagneet is. Laten we de geschiedenis van dit handige apparaat eens nader bekijken.
Geschiedenis
De maker van de elektromagneet is William Sturgeon. Hij was het die in 1825 de eerste dergelijke magneet maakte. Structureel was het apparaat een cilindrisch stuk ijzer waaromheen een dikke geïsoleerde koperdraad was gewikkeld. Op het moment dat er een elektrische stroom doorheen werd geleid, kreeg de metalen staaf de eigenschappen van een magneet. En toen de stroom werd onderbroken, verloor het apparaat onmiddellijk alle magnetisme. Het is deze kwaliteit - indien nodig in- en uitschakelen - die het gebruik van elektromagneten in een aantal technologische en industriële gebieden mogelijk maakt.
We hebben nagedacht over de vraag wat een elektromagneet is. Laten we nu eens kijken naar de belangrijkste typen. Ze zijn onderverdeeld afhankelijk van de methode om een magnetisch veld te creëren. Maar hun functie blijft hetzelfde.
Beelden
Elektromagneten zijn van de volgende typen:
- Neutrale gelijkstroom. In zo'n apparaat wordt de magnetische flux gecreëerd door middel van een gelijkstroom die door de wikkeling gaat. Dit betekent dat de aantrekkingskracht van zo'n elektromagneet alleen afhankelijk is van de groottestroom, en niet van zijn richting in de kronkelende.
- Gepolariseerde DC. De werking van een dergelijke elektromagneet is gebaseerd op de aanwezigheid van twee onafhankelijke magnetische fluxen. Als we het hebben over polariseren, dan wordt de aanwezigheid ervan meestal gecreëerd door permanente magneten (in zeldzame gevallen extra elektromagneten), en het is nodig om een aantrekkende kracht te creëren wanneer de wikkeling is uitgeschakeld. En de werking van zo'n elektromagneet hangt af van de grootte en richting van de elektrische stroom die in de wikkeling beweegt.
- AC. In dergelijke apparaten wordt de elektromagneetspoel gevoed door wisselstroom. Dienovereenkomstig verandert de magnetische flux met een bepaalde periodiciteit van richting en grootte. En de aantrekkingskracht varieert alleen in grootte, daarom "pulseert" het van een minimale naar een maximale waarde met een frequentie die twee keer zo groot is als de frequentie van de elektrische stroom die het voedt.
We hebben ons al vertrouwd gemaakt met wat voor soort ze zijn. Bekijk nu voorbeelden van het gebruik van elektromagneten.
Industrie
Waarschijnlijk iedereen minstens één keer, maar zag een verscheidenheid van zo'n apparaat als een hefelektromagneet. Dit is een dikke "pannenkoek" met verschillende diameters, die een enorme aantrekkingskracht heeft en wordt gebruikt om vracht, schroot en in het algemeen elk ander metaal te vervoeren. Het gemak ligt in het feit dat het voldoende is om de stroom uit te schakelen - en de hele lading wordt onmiddellijk losgekoppeld en omgekeerd. Dit vereenvoudigt het proces van laden en lossen aanzienlijk.
Krachtelektromagneet wordt trouwens berekend met de volgende formule: F=40550∙B^2∙S. Laten we het in meer detail bekijken. In dit geval is F de kracht in kilogram (kan ook worden gemeten in Newton), B is de inductiewaarde en S is het werkoppervlak van het apparaat.
Geneeskunde
Al aan het einde van de 19e eeuw werden elektromagneten in de geneeskunde gebruikt. Een voorbeeld hiervan is een speciaal apparaat dat vreemde voorwerpen (metaalspaanders, roest, aanslag, enz.) uit het oog kan verwijderen.
En in onze tijd worden elektromagneten ook veel gebruikt in de geneeskunde, en waarschijnlijk een van deze apparaten waar iedereen van heeft gehoord, is MRI. Het werkt op basis van magnetische kernresonantie en is in feite een enorme en krachtige elektromagneet.
Techniek
Vergelijkbare magneten worden ook gebruikt in verschillende technieken en elektronica, en in de huiselijke sfeer, bijvoorbeeld als sloten. Dergelijke sloten zijn handig omdat ze zeer snel en gemakkelijk te gebruiken zijn, maar tegelijkertijd is het voldoende om het gebouw in geval van nood spanningsloos te maken - en ze gaan allemaal open, wat erg handig is in geval van brand.
En natuurlijk is de werking van alle relais gebaseerd op de principes van elektromagnetisme.
Zoals je kunt zien, is dit een zeer belangrijk apparaat dat toepassing heeft gevonden op verschillende gebieden van wetenschap en technologie.
