Το άρθρο περιγράφει τι είναι ένας ηλεκτρομαγνήτης, με ποια αρχή είναι διατεταγμένος και σε ποιες περιοχές χρησιμοποιείται αυτός ο τύπος μαγνήτη.
Μαγνητισμός
Πιθανώς μία από τις πιο εκπληκτικές αλλά απλές φυσικές αντιδράσεις είναι ο μαγνητισμός. Πάνω από τρεις χιλιάδες χρόνια πριν, πολλοί επιστήμονες της αρχαίας Ελλάδας και της Κίνας γνώριζαν τις ασυνήθιστες ιδιότητες των «μαγνητικών λίθων».
Στην εποχή μας, δεν θα εκπλήξετε κανέναν με μαγνήτες, ακόμα και με τους πιο ισχυρούς - με βάση το νεοδύμιο. Συχνά πωλούνται ως μπιχλιμπίδια ή μπορούν να βρεθούν μέσα σε διάφορες συσκευές και μηχανισμούς. Ωστόσο, λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν πόσο σημαντικός είναι ο μαγνητισμός για την επιστημονική και τεχνολογική πρόοδο.
Αλλά στις αρχές του 19ου αιώνα, δημιουργήθηκε μια τέτοια συσκευή όπως ένας ηλεκτρομαγνήτης. Τι είναι λοιπόν ένας ηλεκτρομαγνήτης, πώς λειτουργεί και πού χρησιμοποιείται; Θα μιλήσουμε για αυτό σε αυτό το άρθρο.
Ορισμός
Ένας ηλεκτρομαγνήτης είναι μια ειδική συσκευή της οποίας η λειτουργία δημιουργεί μαγνητικό πεδίο όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό ρεύμα σε αυτήν. Τις περισσότερες φορές, οι ηλεκτρομαγνήτες αποτελούνται από ένα πρωτεύον τύλιγμα και έναν πυρήνα που έχει σιδηρομαγνητικές ιδιότητες.
Η περιέλιξη είναι συνήθως κατασκευασμένη από σύρμα χαλκού ή αλουμινίου διαφόρωνπάχος, απαραίτητα καλυμμένο με μόνωση. Υπάρχουν όμως και ηλεκτρομαγνήτες από υπεραγώγιμα υλικά. Τα ίδια τα μαγνητικά κυκλώματα είναι κατασκευασμένα από χάλυβα, κράματα σιδήρου-νικελίου ή χυτοσίδηρο. Και για να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες δινορευμάτων, τα μαγνητικά κυκλώματα κατασκευάζονται δομικά από ένα ολόκληρο σύνολο λεπτών φύλλων. Τώρα ξέρουμε τι είναι ηλεκτρομαγνήτης. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο ιστορικό αυτής της χρήσιμης συσκευής.
Ιστορία
Ο δημιουργός του ηλεκτρομαγνήτη είναι ο William Sturgeon. Ήταν αυτός που το 1825 έφτιαξε τον πρώτο τέτοιο μαγνήτη. Δομικά, η συσκευή ήταν ένα κυλινδρικό κομμάτι σιδήρου γύρω από το οποίο ήταν τυλιγμένο ένα χοντρό μονωμένο χάλκινο σύρμα. Τη στιγμή που διήλθε ηλεκτρικό ρεύμα, η μεταλλική ράβδος απέκτησε τις ιδιότητες του μαγνήτη. Και όταν η ροή του ρεύματος διακόπηκε, η συσκευή έχασε αμέσως κάθε μαγνητισμό. Είναι αυτή η ποιότητα - ενεργοποίηση και απενεργοποίηση εάν είναι απαραίτητο - που επιτρέπει τη χρήση ηλεκτρομαγνητών σε διάφορους τεχνολογικούς και βιομηχανικούς τομείς.
Έχουμε εξετάσει το ερώτημα του τι είναι ένας ηλεκτρομαγνήτης. Τώρα ας δούμε τους κύριους τύπους του. Χωρίζονται ανάλογα με τη μέθοδο δημιουργίας ενός μαγνητικού πεδίου. Αλλά η λειτουργία τους παραμένει η ίδια.
Προβολές
Οι ηλεκτρομαγνήτες είναι των ακόλουθων τύπων:
- Ουδέτερο DC. Σε μια τέτοια συσκευή, η μαγνητική ροή δημιουργείται μέσω ενός συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται από την περιέλιξη. Αυτό σημαίνει ότι η ελκτική δύναμη ενός τέτοιου ηλεκτρομαγνήτη ποικίλλει ανάλογα μόνο με το μέγεθοςρεύμα και όχι από την κατεύθυνσή του στην περιέλιξη.
- Πολωμένο DC. Η δράση ενός ηλεκτρομαγνήτη αυτού του είδους βασίζεται στην παρουσία δύο ανεξάρτητων μαγνητικών ροών. Αν μιλάμε για πόλωση, τότε η παρουσία του δημιουργείται συνήθως από μόνιμους μαγνήτες (σε σπάνιες περιπτώσεις, πρόσθετους ηλεκτρομαγνήτες) και χρειάζεται για να δημιουργηθεί μια ελκτική δύναμη όταν η περιέλιξη είναι απενεργοποιημένη. Και η δράση ενός τέτοιου ηλεκτρομαγνήτη εξαρτάται από το μέγεθος και την κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος που κινείται στην περιέλιξη.
- AC. Σε τέτοιες συσκευές, το πηνίο ηλεκτρομαγνήτη τροφοδοτείται από ηλεκτρισμό εναλλασσόμενου ρεύματος. Αντίστοιχα, με μια ορισμένη περιοδικότητα, η μαγνητική ροή αλλάζει την κατεύθυνση και το μέγεθός της. Και η δύναμη έλξης ποικίλλει μόνο σε μέγεθος, γι' αυτό «παλμίζει» από μια ελάχιστη σε μια μέγιστη τιμή με συχνότητα διπλάσια από τη συχνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος που την τροφοδοτεί.
Έχουμε ήδη εξοικειωθεί με τους τύπους τους. Τώρα εξετάστε παραδείγματα χρήσης ηλεκτρομαγνητών.
Βιομηχανία
Πιθανώς όλοι τουλάχιστον μία φορά, αλλά είδαν μια ποικιλία από μια τέτοια συσκευή ως ηλεκτρομαγνήτη ανύψωσης. Πρόκειται για μια χοντρή «τηγανίτα» διαφόρων διαμέτρων, η οποία έχει τεράστια δύναμη έλξης και χρησιμοποιείται για τη μεταφορά φορτίου, παλιοσίδερων και γενικά κάθε άλλου μετάλλου. Η ευκολία του έγκειται στο γεγονός ότι αρκεί να απενεργοποιήσετε την τροφοδοσία - και ολόκληρο το φορτίο αποσυνδέεται αμέσως και αντίστροφα. Αυτό απλοποιεί σημαντικά τη διαδικασία φόρτωσης και εκφόρτωσης.
ΔύναμηΟ ηλεκτρομαγνήτης, παρεμπιπτόντως, υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο: F=40550∙B^2∙S. Ας το εξετάσουμε πιο αναλυτικά. Σε αυτήν την περίπτωση, F είναι η δύναμη σε κιλά (μπορεί επίσης να μετρηθεί σε Newton), B είναι η τιμή επαγωγής και S είναι η επιφάνεια εργασίας της συσκευής.
Ιατρική
Ήδη από τα τέλη του 19ου αιώνα, οι ηλεκτρομαγνήτες χρησιμοποιήθηκαν στην ιατρική. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι μια ειδική συσκευή που θα μπορούσε να αφαιρέσει ξένα σώματα (μεταλλικά ρινίσματα, σκουριά, λέπια κ.λπ.) από το μάτι.
Και στην εποχή μας, οι ηλεκτρομαγνήτες χρησιμοποιούνται ευρέως και στην ιατρική, και πιθανώς μία από αυτές τις συσκευές που όλοι έχουν ακούσει είναι η μαγνητική τομογραφία. Λειτουργεί με βάση το μαγνητικό πυρηνικό συντονισμό και, στην πραγματικότητα, είναι ένας τεράστιος και ισχυρός ηλεκτρομαγνήτης.
Τεχνική
Επίσης, παρόμοιοι μαγνήτες χρησιμοποιούνται σε διάφορες τεχνικές και ηλεκτρονικά είδη και στην οικιακή σφαίρα, για παράδειγμα, ως κλειδαριές. Τέτοιες κλειδαριές είναι βολικές γιατί είναι πολύ γρήγορες και εύκολες στη χρήση, αλλά ταυτόχρονα αρκεί να απενεργοποιήσετε το κτίριο σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης - και όλες θα ανοίξουν, κάτι που είναι πολύ βολικό σε περίπτωση πυρκαγιάς.
Και, φυσικά, η λειτουργία όλων των ρελέ βασίζεται στις αρχές του ηλεκτρομαγνητισμού.
Όπως μπορείτε να δείτε, πρόκειται για μια πολύ σημαντική συσκευή που έχει βρει εφαρμογή σε διάφορους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας.
