Як побудувати генератор електромагнітного поля

Зміст

• Поради
• Фізика генераторів ЕРС
• Магнітне поле генераторів ЕРС
• Інші генератори ЕРС
• Використання електромагніту

Електромагнітні явища є скрізь від батареї ваших мобільних телефонів до супутників, які передають дані на Землю. Ви можете описати поведінку електрики через електромагнітні поля, області навколо об'єктів, що здійснюють електричні та магнітні сили, які є частиною однієї і тієї ж електромагнітної сили.

Оскільки електромагнітна сила зустрічається у так багато застосувань у повсякденному житті, ви навіть можете побудувати її за допомогою акумулятора та інших предметів, таких як мідний дріт або металеві цвяхи, що лежать навколо вашого будинку, щоб продемонструвати ці явища у фізиці для себе.

Поради

Будівництво генератор електромагнітного поля (ЕМП) потрібна соленоїдна котушка мідного дроту (спіральна або спіральна форма), металевий предмет, такий як залізний цвях (для генератора цвяхів), ізоляційний провід і джерело напруги (наприклад, акумулятор або електроди) для випромінювання електричних струмів.

Ви можете додатково використовувати металеві скріпки для паперу або компас для спостереження за ефектом ЕРС. Якщо металевий предмет феромагнітний (наприклад, залізо), матеріал, який легко намагнічується, він буде набагато, набагато ефективнішим.

Фізика генераторів ЕРС

Електромагнетизм, одна з чотирьох фундаментальних сил природи, описує, як виникає електромагнітне поле, створене від потоку електричного струму.

Коли електричний струм протікає через дріт, магнітне поле збільшується разом із котушками дроту. Це дозволяє більше протікати струм через меншу відстань або меншими стежками, які ближче до металевого цвяха. Коли струм протікає по дроту, електромагнітне поле кругле навколо дроту.

••• Сид Хусейн Ефір

Коли струм протікає через дріт, ви можете продемонструвати напрямок магнітного поля за допомогою правильного правила. Це правило означає, що, якщо ви поставите великий палець правого пальця у напрямку струму проводів, ваші пальці будуть згортатися у напрямку магнітного поля. Ці правила можуть допомогти вам запам'ятати напрямок цих явищ.

••• Сид Хусейн Ефір

Праве правило також стосується соленоїдної форми струму навколо металевого предмета. Коли струм рухається в петлях навколо дроту, він створює магнітне поле в металевому цвяху або іншому предметі. Це створює електромагніт що заважає напрямку компаса і може залучати до нього металеві скріпки. Цей тип випромінювача електромагнітного поля працює інакше, ніж постійні магніти.

На відміну від постійних магнітів, електромагнітам потрібен електричний струм через них, щоб виділити магнітне поле для їх використання. Це дозволяє вченим, інженерам та іншим професіоналам використовувати їх для широкого спектру застосувань та посилено контролювати їх.

Магнітне поле генераторів ЕРС

Магнітне поле для індукованого струму в електромагнітній формі електромагніту можна обчислити як B = μ₀ n л в якій Б - магнітне поле в Тесласі, μ₀ (вимовляється "mu naught") - проникність вільного простору (постійне значення 1.257 x 10^-6), л - довжина металевого предмета паралельна полю і н - кількість петель навколо електромагніту. Використовуючи закон Ампера, B = μ__₀ Я / л , ви можете обчислити curren_t I_ (в амперах).

Ці рівняння тісно залежать від геометрії соленоїда з проводами, що обмотуються якомога ближче навколо металевого цвяха. Майте на увазі, напрям струму протилежний потоку електронів. Використовуйте це, щоб визначити, як має змінюватися магнітне поле, і побачити, чи змінюється голка компаса, як ви обчислили або визначили за допомогою правильного правила.

Інші генератори ЕРС

••• Сид Хусейн Ефір

Зміни Закону Ампера залежать від геометрії генератора ЕМП. У випадку з тороїдальним, пончиковим електромагнітом, поле B = μ₀ n I / (2 π r) для н кількість петель і r радіус від центру до центру металевих предметів. Окружність кола (2 π r) в знаменнику відображає нову довжину магнітного поля, яке приймає кругову форму по всьому тороїду. Форми генераторів ЕМП дозволяють вченим та інженерам використовувати свої сили.

Тороїдальні форми використовуються в трансформаторах, використовуючи котушки, намотані навколо них, в різних шарах, так що, коли через нього індукується струм, отриманий ЕРС і струм, який він створює у відповідь, передають потужність між різними котушками. Форма дозволяє використовувати більш короткі котушки, які зменшують втрати на опір або втрати за рахунок способу намотування струмів. Це робить тороїдальні трансформатори ефективними в тому, як вони використовують енергію.

Використання електромагніту

Електромагніти можуть мати велику кількість застосувань від промислових машин, комп’ютерних компонентів, надпровідності та самих наукових досліджень. Надпровідні матеріали практично не досягають електричного опору при дуже низьких температурах (близьких до 0 Келвін), які можна використовувати в науковому та медичному обладнанні.

Сюди входять магнітно-резонансна томографія (МРТ) та прискорювачі частинок. Соленоїди використовуються для генерації магнітних полів у точкових матричних ефірах, форсунках палива та промислових машинах. Зокрема, тороїдальні трансформатори також використовують медичну галузь для підвищення ефективності створення біомедичних пристроїв.

Електромагніти також використовуються в музичному обладнанні, такому як динаміки та навушники, силові трансформатори, які збільшують або зменшують напругу струму по лінії електропередач, індукційний нагрів для приготування їжі та виготовлення і навіть магнітні сепаратори для сортування магнітних матеріалів із металобрухту. Індукція для нагрівання та приготування їжі, зокрема, спирається на те, як електрорушійна сила виробляє струм у відповідь на зміну магнітного поля.

Нарешті, поїзди маглев використовують сильну електромагнітну силу для левітації поїзда над колією та надпровідних електромагнітів для прискорення до високих швидкостей із швидкими, ефективними швидкостями. Крім цих цілей, ви також можете знайти електромагніти, які використовуються в таких додатках, як двигуни, трансформатори, навушники, гучномовці, магнітофони та прискорювачі частинок.