Kako izgraditi generator elektromagnetskog polja

Sadržaj

• Savjet
• Fizika EMF generatora
• Magnetsko polje generatora EMF
• Ostali generatori EMF
• Upotreba elektromagneta

Elektromagnetske pojave su svugdje, od baterije vašeg mobilnog telefona do satelita koji se vraćaju na Zemlju. Možete opisati ponašanje električne energije kroz elektromagnetska polja, regije oko objekata koji stvaraju električne i magnetske sile, koji su istovremeno dio iste elektromagnetske sile.

Budući da se elektromagnetska sila nalazi u tako mnogim primjenama u svakodnevnom životu, možete ih čak izraditi koristeći bateriju i druge predmete, poput bakrene žice ili metalnih čavala koji leže oko vaše kuće, kako biste sami pokazali ove pojave u fizici.

Savjet

Izgradnja an generator elektromagnetskog polja (emf) potreban je solenoidni svitak bakrene žice (spiralni ili spiralni oblik), metalni predmet poput željeznog čavala (za generator nokta), izolacijska žica i izvor napona (poput baterije ili elektroda) za emitiranje električne struje.

Po želji možete koristiti metalne kopče za papir ili kompas za promatranje učinaka emf. Ako je metalni predmet feromagnetski (poput željeza), materijala koji se lako magnetizira, bit će mnogo, mnogo učinkovitiji.

Fizika EMF generatora

Elektromagnetizam, jedna od četiri temeljne sile prirode, opisuje kako nastaje elektromagnetsko polje stvoreno strujom električne struje.

Kada električna struja teče kroz žicu, magnetsko se polje povećava s namotima žice. To omogućava protok struje kroz manju udaljenost ili u manje staze bliže metalnom čavlu. Kada struja teče kroz žicu, elektromagnetsko polje je kružno oko žice.

••• Syed Hussain Ather

Kada struja teče kroz žicu, možete pokazati smjer magnetskog polja pomoću desnog pravila. Ovo pravilo znači da, ako desni palac postavite u smjeru struje žica, prsti će se uvijati u smjeru magnetskog polja. Ova pravila važna za pomoć mogu vam zapamtiti smjer tih pojava.

••• Syed Hussain Ather

Desno se pravilo odnosi i na solenoidni oblik struje oko metalnog predmeta. Kad struja putuje u petlji oko žice, stvara magnetsko polje u metalnom čavlu ili drugom predmetu. Ovo stvara elektromagnet koji ometa smjer kompasa i može privući metalne kopče za papir. Ova vrsta odašiljača elektromagnetskog polja djeluje drugačije od stalnih magneta.

Za razliku od trajnih magneta, elektromagneti trebaju električnu struju kroz njih kako bi ispuštali magnetsko polje za svoju upotrebu. To omogućava znanstvenicima, inženjerima i drugim profesionalcima da ih koriste za široku lepezu aplikacija i jako ih kontroliraju.

Magnetsko polje generatora EMF

Magnetsko polje za induciranu struju u elektromagnetskom obliku može se izračunati kao B = μ₀ n l u kojem B je magnetsko polje u Teslasu, μ₀ (izgovara se "mu naught") je propusnost slobodnog prostora (konstantna vrijednost 1,225 x 10^-6), l je duljina metalnog predmeta paralelna s poljem i n je broj petlji oko elektromagneta. Koristeći Amperes zakon, B = μ__₀ I / l , možete izračunati curren_t I_ (u amperima).

Te jednadžbe usko ovise o geometriji solenoida s žicama koje se omotavaju što je moguće bliže metalnom čavlu. Imajte na umu da je smjer struje suprotan protoku elektrona. Upotrijebite ovo da biste shvatili kako se magnetsko polje treba mijenjati i provjerite mijenja li se igla kompasa kao što biste izračunali ili odredili pomoću desnog pravila.

Ostali generatori EMF

••• Syed Hussain Ather

Promjene zakona Ampera ovise o geometriji emf generatora. U slučaju toroidnog, kroničnog elektromagneta, polje B = μ₀ n I / (2 π r) za n broj petlji i r polumjer od središta do središta metalnih predmeta. Opseg kruga (2 π r) u nazivniku odražava novu duljinu magnetskog polja koje poprima kružni oblik po cijelom toroidu. Oblici emf generatora omogućuju znanstvenicima i inženjerima da iskoriste svoju moć.

Toroidni oblici se koriste u transformatorima koji koriste zavojnice namotane oko njih u različitim slojevima tako da, kada se kroz njega indukuje struja, rezultirajući emf i struja koja nastaje kao odgovor prenose snagu između različitih zavojnica. Oblik mu omogućuje korištenje kraćih zavojnica koje smanjuju gubitke na otpornost ili gubitke zbog načina namotavanja struje. To čini toroidne transformatore učinkovitim u korištenju energije.

Upotreba elektromagneta

Elektromagneti se mogu kretati u velikom broju primjena od industrijskih strojeva, računalnih komponenti, supravodljivosti i znanstvenih istraživanja. Superprevodni materijali ne postižu gotovo nikakav električni otpor pri vrlo niskim temperaturama (blizu 0 Kelvina) koji se mogu koristiti u znanstvenoj i medicinskoj opremi.

To uključuje snimanje magnetskom rezonancom (MRI) i akceleratore čestica. Solenoidi se koriste za generiranje magnetskih polja u matričnim matricama, mlaznicama za gorivo i industrijskim strojevima. Toroidni transformatori osobito se koriste u medicinskoj industriji zbog svoje učinkovitosti u stvaranju biomedicinskih uređaja.

Elektromagneti se također koriste u glazbenoj opremi kao što su zvučnici i slušalice, transformatori koji povećavaju ili smanjuju strujni napon duž dalekovoda, indukcijsko grijanje za kuhanje i proizvodnju, pa čak i magnetski separatori za sortiranje magnetskih materijala iz otpadnog metala. Indukcija za zagrijavanje i kuhanje posebno se oslanja na način na koji elektromotorna sila proizvodi struju kao odgovor na promjenu magnetskog polja.

Konačno, vlakovi maglev koriste snažnu elektromagnetsku silu za levitaciju vlaka iznad kolosijeka i superprevodni elektromagneti za ubrzanje do velikih brzina brzim i učinkovitim brzinama. Osim ove uporabe, također možete naći elektromagnete koji se koriste u aplikacijama poput motora, transformatora, slušalica, zvučnika, magnetofona i akceleratora čestica.