Kako sestaviti generator elektromagnetnega polja

Vsebina

• Nasveti
• Fizika generatorjev EMF
• Magnetno polje generatorjev EMF
• Drugi generatorji EMF
• Uporaba elektromagneta

Elektromagnetni pojavi so povsod, od baterije mobilnih telefonov do satelitov, ki se vrnejo na Zemljo. Lahko opišete obnašanje električne energije prek elektromagnetnih polj, območij okoli predmetov, ki izvajajo električne in magnetne sile, ki sta del iste elektromagnetne sile.

Ker se elektromagnetna sila nahaja v tako številnih aplikacijah v vsakdanjem življenju, jo lahko celo sestavite tako, da uporabite baterijo in druge predmete, kot so bakrena žica ali kovinski žeblji, ki ležijo okoli vaše hiše, da sami prikažete te pojave v fiziki.

Nasveti

Gradnja generator elektromagnetnega polja (emf) zahteva elektromagnetno tuljavo iz bakrene žice (vijačna ali spiralna oblika), kovinski predmet, kot je železni žebelj (za generator nohtov), ​​izolacijska žica in vir napetosti (kot so baterija ali elektrode), ki oddajajo električne tokove.

Za opazovanje učinka emf lahko uporabite kovinske sponke za papir ali kompas. Če je kovinski predmet feromagnetni (kot je železo), material, ki ga je mogoče enostavno magnetizirati, bo to veliko, veliko bolj učinkovito.

Fizika generatorjev EMF

Elektromagnetizem, ena od štirih temeljnih sil narave, opisuje, kako nastane elektromagnetno polje, ustvarjeno s tokom električnega toka.

Ko skozi žico teče električni tok, se magnetno polje poveča s tuljavami žice. To omogoča večji tok skozi manjše razdalje ali manjše poti, ki so bližje kovinskemu žeblu. Ko tok teče skozi žico, je elektromagnetno polje okrog žice krožno.

••• Syed Hussain Ather

Ko tok teče skozi žico, lahko z desnim pravilom pokažete smer magnetnega polja. To pravilo pomeni, da če se desni desni palec postavite v smeri toka žic, se bodo vaši prsti zvijali v smeri magnetnega polja. Ta pravila pomagajo, da se spomnite smeri teh pojavov.

••• Syed Hussain Ather

Pravilo desnice velja tudi za solenoidno obliko toka okoli kovinskega predmeta. Ko tok potuje v zankah okoli žice, ustvari magnetno polje v kovinskem žeblu ali drugem predmetu. To ustvari elektromagnet ki posega v smer kompasa in lahko vanj privabi kovinske sponke za papir. Ta vrsta elektromagnetnega polja je enaka kot stalni magneti.

Za razliko od trajnih magnetov, elektromagneti potrebujejo skozi njih električni tok, da oddajo magnetno polje za svojo uporabo. To omogoča znanstvenikom, inženirjem in drugim strokovnjakom, da jih uporabljajo za široko paleto aplikacij in jih močno nadzorujejo.

Magnetno polje generatorjev EMF

Magnetno polje za inducirani tok v magnetni obliki elektromagnetnega se lahko izračuna kot B = μ₀ n l v kateri B je magnetno polje v Teslasu, μ₀ (izgovorjeno "mu naught") je prepustnost prostega prostora (konstantna vrednost 1,225 x 10^-6), l je dolžina kovinskega predmeta, vzporedna s poljem in n je število zank okoli elektromagneta. Z uporabo zakona Amperes, B = μ__₀ I / l , lahko izračunate vrednost curren_t I_ (v amperih).

Te enačbe so tesno odvisne od geometrije solenoida, pri čemer se žice ovijajo čim bližje kovinskemu žeblu. Upoštevajte, da je smer toka nasprotna pretoku elektronov. S pomočjo tega ugotovite, kako naj se spreminja magnetno polje in preverite, ali se igla kompasa spreminja, kot bi izračunali ali določili z desnim pravilom.

Drugi generatorji EMF

••• Syed Hussain Ather

Spremembe zakona Amperes so odvisne od geometrije generatorja emf. V primeru toroidnega elektromagnet v obliki krofnice polje B = μ₀ n I / (2 π r) za n število zank in r polmer od središča do središča kovinskih predmetov. Obseg kroga (2 π r) v imenovalcu odraža novo dolžino magnetnega polja, ki ima krožno obliko po celotnem toroidu. Oblike generatorjev emf omogočajo znanstvenikom in inženirjem, da izkoristijo svojo moč.

Toroidne oblike se uporabljajo v transformatorjih, ki uporabljajo tuljave, navite okoli njih, v različnih plasteh, tako da, ko se skozi to sproži tok, nastali emf in tok, ki ga ustvari v odzivu, prenaša moč med različnimi tuljavami. Oblika mu omogoča krajše tuljave, ki zmanjšujejo izgube na odpornost ali izgube zaradi načina navijanja tokov. Zaradi tega so toroidni transformatorji učinkoviti pri uporabi energije.

Uporaba elektromagneta

Elektromagneti so lahko v velikem obsegu uporabe industrijskih strojev, računalniških komponent, superprevodnosti in samih znanstvenih raziskav. Superprevodni materiali pri zelo nizkih temperaturah (blizu 0 Kelvina) skorajda nimajo električne odpornosti, ki bi jih bilo mogoče uporabiti v znanstveni in medicinski opremi.

To vključuje slikanje z magnetno resonanco (MRI) in pospeševalnike delcev. Solenoidi se uporabljajo za ustvarjanje magnetnih polj v matričnih pikah, vbrizgavalcih goriva in industrijskih strojih. Zlasti toroidni transformatorji imajo tudi v medicini uporabo zaradi svoje učinkovitosti pri ustvarjanju biomedicinskih pripomočkov.

Elektromagneti se uporabljajo tudi v glasbeni opremi, kot so zvočniki in slušalke, močnostni transformatorji, ki povečujejo ali zmanjšujejo tokovno napetost vzdolž daljnovodov, indukcijsko ogrevanje za kuhanje in proizvodnjo ter celo magnetne separatorje za razvrščanje magnetnih materialov iz odpadne kovine. Indukcija za ogrevanje in kuhanje se zlasti opira na to, kako elektromotorna sila proizvaja tok kot odgovor na spremembo magnetnega polja.

Nazadnje vlaki maglev uporabljajo močno elektromagnetno silo za levitacijo vlaka nad tirnico in superprevodni elektromagneti za pospeševanje do visokih hitrosti s hitro in učinkovito hitrostjo. Poleg teh načinov lahko najdete tudi elektromagnete, ki se uporabljajo v aplikacijah, kot so motorji, transformatorji, slušalke, zvočniki, magnetofoni in pospeševalci delcev.