Artikkelissa kuvataan, mikä sähkömagneetti on, millä periaatteella se on järjestetty ja millä alueilla tämän tyyppistä magneettia käytetään.
Magnetismi
Todennäköisesti yksi hämmästyttävimmistä mutta yksinkertaisimmista fyysisistä reaktioista on magnetismi. Yli kolme tuhatta vuotta sitten monet muinaisen Kreikan ja Kiinan tiedemiehet tiesivät "magneettisten kivien" epätavalliset ominaisuudet.
Meidän aikanamme et yllätä ketään magneeteilla, edes tehokkaimmilla - neodyymipohjaisilla magneeteilla. Niitä myydään usein rihkamaisina tai niitä voi löytää erilaisten laitteiden ja mekanismien sisältä. Kuitenkin harvat tietävät, kuinka tärkeää magnetismi on tieteen ja tekniikan kehitykselle.
Mutta 1800-luvun alussa luotiin sellainen laite kuin sähkömagneetti. Joten mikä on sähkömagneetti, miten se toimii ja missä sitä käytetään? Puhumme tästä tässä artikkelissa.
Määritelmä
Sähkömagneetti on erityinen laite, jonka toiminta luo magneettikentän, kun siihen kohdistetaan sähkövirta. Useimmiten sähkömagneetit koostuvat ensiökäämistä ja ytimestä, jolla on ferromagneettisia ominaisuuksia.
Käämitys on yleensä valmistettu kupari- tai alumiinilangastapaksuus, välttämättä peitetty eristyksellä. Mutta on myös suprajohtavista materiaaleista valmistettuja sähkömagneetteja. Magneettipiirit itsessään on valmistettu teräksestä, rauta-nikkeli-seoksesta tai valuraudasta. Ja pyörrevirtahäviöiden minimoimiseksi magneettipiirit on rakenteellisesti valmistettu useista ohuista levyistä. Nyt tiedämme, mikä sähkömagneetti on. Katsotaanpa tarkemmin tämän hyödyllisen laitteen historiaa.
Historia
Sähkömagneetin luoja on William Sturgeon. Hän teki vuonna 1825 ensimmäisen sellaisen magneetin. Rakenteellisesti laite oli lieriömäinen rautapala, jonka ympärille oli kiedottu paksu eristetty kuparilanka. Sillä hetkellä, kun sähkövirta johdettiin sen läpi, metallitanko sai magneetin ominaisuudet. Ja kun virta katkesi, laite menetti välittömästi kaiken magnetismin. Juuri tämä laatu - kytkeminen päälle ja pois päältä tarvittaessa - mahdollistaa sähkömagneettien käytön useilla tekniikan ja teollisuuden aloilla.
Olemme pohtineet kysymystä siitä, mikä sähkömagneetti on. Katsotaan nyt sen päätyyppejä. Ne jaetaan magneettikentän luomismenetelmän mukaan. Mutta niiden tehtävä pysyy samana.
Näkymät
Sähkömagneetteja on seuraavan tyyppisiä:
- Neutraali tasavirta. Tällaisessa laitteessa magneettivuo muodostetaan käämin läpi kulkevalla tasavirralla. Tämä tarkoittaa, että tällaisen sähkömagneetin vetovoima vaihtelee riippuen vain suuruudestavirta, eikä sen suunnasta käämitykseen.
- Polarisoitu tasavirta. Tämän tyyppisen sähkömagneetin toiminta perustuu kahden riippumattoman magneettivuon läsnäoloon. Jos puhumme polarisoinnista, sen läsnäolo syntyy yleensä kestomagneeteista (harvinaisissa tapauksissa lisäsähkömagneeteista), ja sitä tarvitaan houkuttelevan voiman luomiseen, kun käämi on pois päältä. Ja tällaisen sähkömagneetin toiminta riippuu käämissä liikkuvan sähkövirran suuruudesta ja suunnasta.
- AC. Tällaisissa laitteissa sähkömagneettikela saa virtansa vaihtovirtasähköstä. Vastaavasti tietyllä jaksollisuudella magneettivuo muuttaa suuntaa ja suuruutta. Ja vetovoima vaihtelee vain suuruudeltaan, minkä vuoksi se "pulssi" minimiarvosta maksimiarvoon taajuudella, joka on kaksi kertaa sitä syöttävän sähkövirran taajuus.
Olemme jo tutustuneet siihen, millaisia ne ovat. Harkitse nyt esimerkkejä sähkömagneettien käytöstä.
Teollisuus
Todennäköisesti kaikki ainakin kerran, mutta näkivät erilaisia laitteita nostoelektromagneettina. Tämä on paksu erikokoinen "pannukakku", jolla on v altava vetovoima ja jota käytetään lastin, metalliromun ja yleensä minkä tahansa muun metallin kuljettamiseen. Sen mukavuus piilee siinä, että virran katkaiseminen riittää - ja koko kuorma irtoaa välittömästi ja päinvastoin. Tämä yksinkertaistaa huomattavasti lastaus- ja purkuprosessia.
Voimasähkömagneetti muuten lasketaan seuraavalla kaavalla: F=40550∙B^2∙S. Tarkastellaanpa sitä tarkemmin. Tässä tapauksessa F on voima kilogrammoina (voidaan mitata myös newtoneina), B on induktioarvo ja S on laitteen työpinta-ala.
Lääketiede
Jo 1800-luvun lopulla sähkömagneetteja käytettiin lääketieteessä. Yksi tällainen esimerkki on erityinen laite, joka voi poistaa vieraita esineitä (metallilastut, ruoste, hilse jne.) silmästä.
Ja meidän aikanamme sähkömagneetteja käytetään laaj alti myös lääketieteessä, ja luultavasti yksi näistä laitteista, josta kaikki ovat kuulleet, on MRI. Se toimii magneettisen ydinresonanssin pohj alta ja on itse asiassa v altava ja voimakas sähkömagneetti.
Tekniikka
Myös samanlaisia magneetteja käytetään eri tekniikoissa ja elektroniikassa sekä kotitaloudessa esimerkiksi lukkona. Tällaiset lukot ovat käteviä, koska ne ovat erittäin nopeita ja helppokäyttöisiä, mutta samaan aikaan riittää rakennuksen jännitteetön purkaminen hätätilanteessa - ja ne kaikki aukeavat, mikä on erittäin kätevää tulipalon sattuessa.
Ja tietysti kaikkien releiden toiminta perustuu sähkömagnetismin periaatteisiin.
Kuten näet, tämä on erittäin tärkeä laite, jolle on löytynyt käyttöä useilla tieteen ja tekniikan aloilla.
