Straipsnyje aprašoma, kas yra elektromagnetas, kokiu principu jis išdėstytas ir kokiose srityse šio tipo magnetai naudojami.
Magnetizmas
Tikriausiai viena nuostabiausių, tačiau paprastiausių fizinių reakcijų yra magnetizmas. Daugiau nei prieš tris tūkstančius metų daugelis senovės Graikijos ir Kinijos mokslininkų žinojo neįprastas „magnetinių akmenų“savybes.
Mūsų laikais nieko nenustebinsite magnetais, net pačiais galingiausiais – neodimio pagrindu. Jie dažnai parduodami kaip smulkmenos arba gali būti įvairių prietaisų ir mechanizmų viduje. Tačiau tik nedaugelis žino, koks svarbus magnetizmas yra mokslo ir technologijų pažangai.
Tačiau XIX amžiaus pradžioje buvo sukurtas toks prietaisas kaip elektromagnetas. Taigi, kas yra elektromagnetas, kaip jis veikia ir kur jis naudojamas? Apie tai kalbėsime šiame straipsnyje.
Apibrėžimas
Elektromagnetas yra specialus įtaisas, kurio veikimas sukuria magnetinį lauką, kai į jį patenka elektros srovė. Dažniausiai elektromagnetai susideda iš pirminės apvijos ir feromagnetinių savybių turinčios šerdies.
Apvija dažniausiai gaminama iš įvairios varinės arba aliuminio vielosstorio, būtinai padengtas izoliacija. Tačiau yra ir elektromagnetų, pagamintų iš superlaidžių medžiagų. Pačios magnetinės grandinės yra pagamintos iš plieno, geležies-nikelio lydinių arba ketaus. Ir siekiant sumažinti sūkurinių srovių nuostolius, magnetinės grandinės yra struktūriškai pagamintos iš viso plonų lakštų rinkinio. Dabar mes žinome, kas yra elektromagnetas. Pažvelkime atidžiau į šio naudingo įrenginio istoriją.
Istorija
Elektromagneto kūrėjas yra William Sturgeon. Būtent jis 1825 metais pagamino pirmąjį tokį magnetą. Struktūriškai prietaisas buvo cilindrinis geležies gabalas, aplink kurį buvo apvyniota stora izoliuota varinė viela. Tuo momentu, kai per jį buvo pratekėjusi elektros srovė, metalinis strypas įgavo magneto savybes. O nutrūkus srovės tekėjimui prietaisas iškart prarado visą magnetizmą. Būtent ši kokybė – prireikus įjungimas ir išjungimas – leidžia naudoti elektromagnetus daugelyje technologijų ir pramonės sričių.
Apsvarstėme klausimą, kas yra elektromagnetas. Dabar pažvelkime į pagrindinius jo tipus. Jie skirstomi priklausomai nuo magnetinio lauko kūrimo būdo. Tačiau jų funkcija išlieka ta pati.
Peržiūros
Elektromagnetai yra šių tipų:
- Neutrali DC. Tokiame įrenginyje magnetinis srautas sukuriamas tiesiogine elektros srove, praleidžiama per apviją. Tai reiškia, kad tokio elektromagneto traukos jėga kinta priklausomai tik nuo dydžiosrovė, o ne nuo jos krypties apvijoje.
- Poliarizuota nuolatinė srovė. Tokio tipo elektromagneto veikimas pagrįstas dviejų nepriklausomų magnetinių srautų buvimu. Jei mes kalbame apie poliarizaciją, tada jo buvimą dažniausiai sukuria nuolatiniai magnetai (retais atvejais papildomi elektromagnetai), o jo reikia norint sukurti patrauklią jėgą, kai apvija yra išjungta. Ir tokio elektromagneto veikimas priklauso nuo elektros srovės, kuri juda apvijoje, dydžio ir krypties.
- AC. Tokiuose įrenginiuose elektromagneto ritė maitinama kintamos srovės srove. Atitinkamai, tam tikru periodiškumu magnetinis srautas keičia kryptį ir dydį. Ir traukos jėga skiriasi tik pagal dydį, todėl ji „pulsuoja“nuo minimalios iki didžiausios vertės, kurios dažnis yra du kartus didesnis už ją maitinančios elektros srovės dažnį.
Mes jau susipažinome, kokie yra jų tipai. Dabar apsvarstykite elektromagnetų naudojimo pavyzdžius.
Pramonė
Tikriausiai kiekvienas bent kartą, bet matė įvairius tokius įrenginius kaip kėlimo elektromagnetą. Tai storas įvairaus skersmens „blynas“, turintis didžiulę traukos jėgą ir naudojamas kroviniams, metalo laužui ir apskritai bet kokiam kitam metalui gabenti. Jo patogumas slypi tame, kad užtenka išjungti maitinimą – ir visa apkrova iškart atkabinama, ir atvirkščiai. Tai labai supaprastina pakrovimo ir iškrovimo procesą.
Jėgaelektromagnetas, beje, apskaičiuojamas pagal tokią formulę: F=40550∙B^2∙S. Panagrinėkime tai išsamiau. Šiuo atveju F yra jėga kilogramais (taip pat gali būti matuojama niutonais), B yra indukcijos vertė, o S yra prietaiso darbinio paviršiaus plotas.
Medicina
Jau XIX amžiaus pabaigoje elektromagnetai buvo naudojami medicinoje. Vienas iš tokių pavyzdžių yra specialus aparatas, galintis pašalinti svetimkūnius (metalo drožles, rūdis, apnašas ir kt.) iš akies.
Ir mūsų laikais elektromagnetai taip pat plačiai naudojami medicinoje, ir tikriausiai vienas iš tokių prietaisų, apie kurį visi yra girdėję, yra MRT. Jis veikia magnetinio branduolinio rezonanso pagrindu ir iš tikrųjų yra didžiulis ir galingas elektromagnetas.
Technika
Be to, panašūs magnetai naudojami įvairiose technikose ir elektronikoje bei buityje, pavyzdžiui, kaip spynos. Tokios spynos patogios, nes jas labai greita ir paprasta naudoti, tačiau tuo pačiu pakanka avariniu atveju atjungti pastatą – ir visos atsidarys, o tai labai patogu gaisro atveju.
Ir, žinoma, visų relių veikimas pagrįstas elektromagnetizmo principais.
Kaip matote, tai labai svarbus įrenginys, kuris buvo pritaikytas įvairiose mokslo ir technologijų srityse.
