Članek opisuje, kaj je elektromagnet, po kakšnem principu je urejen in na katerih področjih se ta vrsta magneta uporablja.
magnetizem
Verjetno ena najbolj neverjetnih, a preprostih fizičnih reakcij je magnetizem. Pred več kot tri tisoč leti so številni znanstveniki starodavne Grčije in Kitajske poznali nenavadne lastnosti "magnetnih kamnov".
V našem času ne boste nikogar presenetili z magneti, tudi z najmočnejšimi - na osnovi neodima. Pogosto se prodajajo kot drobnarije ali pa jih najdete v različnih napravah in mehanizmih. Vendar le malo ljudi ve, kako pomemben je magnetizem za znanstveni in tehnološki napredek.
Toda na začetku 19. stoletja je nastala taka naprava, kot je elektromagnet. Kaj je torej elektromagnet, kako deluje in kje se uporablja? O tem bomo govorili v tem članku.
Definicija
Elektromagnet je posebna naprava, katere delovanje ustvarja magnetno polje, ko se nanj dovaja električni tok. Najpogosteje so elektromagneti sestavljeni iz primarnega navitja in jedra, ki ima feromagnetne lastnosti.
Navitje je običajno izdelano iz bakrene ali aluminijaste žice različnihdebeline, nujno prekrita z izolacijo. Obstajajo pa tudi elektromagneti iz superprevodnih materialov. Sama magnetna vezja so izdelana iz jekla, železo-nikljevih zlitin ali litega železa. In da bi zmanjšali izgube zaradi vrtinčnih tokov, so magnetna vezja strukturno izdelana iz celega niza tankih listov. Zdaj vemo, kaj je elektromagnet. Oglejmo si podrobneje zgodovino te uporabne naprave.
Zgodovina
Ustvarjalec elektromagneta je William Sturgeon. Prav on je leta 1825 izdelal prvi tak magnet. Strukturno je bila naprava valjast kos železa, okoli katerega je bila navita debela izolirana bakrena žica. V trenutku, ko je skozenj prešel električni tok, je kovinska palica pridobila lastnosti magneta. In ko je bil tok prekinjen, je naprava takoj izgubila ves magnetizem. Prav ta kakovost – vklop in izklop po potrebi – omogoča uporabo elektromagnetov na številnih tehnoloških in industrijskih področjih.
Razmišljali smo o vprašanju, kaj je elektromagnet. Zdaj pa poglejmo njegove glavne vrste. Razdeljeni so glede na način ustvarjanja magnetnega polja. Toda njihova funkcija ostaja enaka.
Ogledi
Elektromagneti so naslednjih vrst:
- Nevtralni DC. V takšni napravi se magnetni tok ustvari s pomočjo enosmernega električnega toka, ki poteka skozi navitje. To pomeni, da se privlačna sila takšnega elektromagneta spreminja samo glede na velikosttok in ne iz njegove smeri v navitju.
- Polarizirani DC. Delovanje tovrstnega elektromagneta temelji na prisotnosti dveh neodvisnih magnetnih tokov. Če govorimo o polarizaciji, potem njeno prisotnost običajno ustvarjajo trajni magneti (v redkih primerih dodatni elektromagneti) in je potrebna za ustvarjanje privlačne sile, ko je navitje izklopljeno. In delovanje takega elektromagneta je odvisno od velikosti in smeri električnega toka, ki se premika v navitju.
- AC. V takšnih napravah se tuljava elektromagneta napaja z izmeničnim tokom. V skladu s tem z določeno periodičnostjo magnetni tok spremeni svojo smer in velikost. In privlačna sila se spreminja le po velikosti, zato "pulzira" od minimalne do največje vrednosti s frekvenco, ki je dvakrat večja od frekvence električnega toka, ki jo napaja.
S tem, katere vrste so, smo se že seznanili. Zdaj razmislite o primerih uporabe elektromagnetov.
Industrija
Verjetno vsak vsaj enkrat, vendar je videl vrsto takšne naprave, kot je dvižni elektromagnet. To je debela "palačinka" različnih premerov, ki ima ogromno privlačno silo in se uporablja za prevoz tovora, odpadne kovine in na splošno katere koli druge kovine. Njegova priročnost je v tem, da je dovolj, da izklopite napajanje - in celotno breme se takoj odklopi in obratno. To močno poenostavi postopek nakladanja in razkladanja.
Močelektromagnet, mimogrede, se izračuna po naslednji formuli: F=40550∙B^2∙S. Razmislimo o tem podrobneje. V tem primeru je F sila v kilogramih (lahko se izmeri tudi v newtonih), B je indukcijska vrednost in S je površina delovne površine naprave.
Medicina
Že konec 19. stoletja so v medicini uporabljali elektromagnete. Eden takšnih primerov je posebna naprava, ki bi lahko odstranila tujke (kovinske ostružke, rjo, luske itd.) iz očesa.
In v našem času se elektromagneti pogosto uporabljajo tudi v medicini in verjetno je ena od teh naprav, za katere so vsi slišali, MRI. Deluje na podlagi magnetne jedrske resonance in je v resnici ogromen in močan elektromagnet.
Tehnika
Prav tako se podobni magneti uporabljajo v različnih tehnikah in elektroniki ter v gospodinjstvu, na primer kot ključavnice. Takšne ključavnice so priročne, ker so zelo hitre in enostavne za uporabo, hkrati pa je dovolj, da stavbo v sili odklopimo - in vse se bodo odprle, kar je zelo priročno v primeru požara.
In seveda delovanje vseh relejev temelji na principih elektromagnetizma.
Kot vidite, je to zelo pomembna naprava, ki je našla uporabo na različnih področjih znanosti in tehnologije.
