Sisu
- Näpunäited
- EMF-generaatorite füüsika
- EMF-generaatorite magnetväli
- Muud EMF-generaatorid
- Elektromagneti kasutamine
Elektromagnetilisi nähtusi on kõikjal alates teie mobiiltelefonide akust kuni satelliitideni, mis edastavad andmeid Maale. Võite kirjeldada elektrienergia käitumist elektromagnetiliste väljade kaudu, piirkondi objektide ümber, mis avaldavad elektrilisi ja magnetjõude, mis on mõlemad ühe ja sama elektromagnetilise jõu osa.
Kuna elektromagnetilist jõudu leidub igapäevaelus nii paljudes rakendustes, saate selle ehitada isegi aku ja muude maja ümber asuvate objektide, näiteks vasktraadi või metallnaelte abil, et näidata neid nähtusi füüsikas enda jaoks.
Näpunäited
Hoone elektromagnetilise välja (emf) generaator nõuab elektrivoolu eraldamiseks vasktraadist (spiraalse või spiraalse kujuga) solenoidset mähist, metallist eset nagu rauast nael (küünte generaatori jaoks), isoleerivat traati ja pingeallikat (näiteks aku või elektroode).
Emf-i efekti jälgimiseks võite kasutada ka metallist kirjaklambreid või kompassi. Kui metallist ese on ferromagnetiline (näiteks raud) - materjal, mida saab hõlpsasti magnetiseerida, on see palju-palju tõhusam.
EMF-generaatorite füüsika
Elektromagnetism, üks neljast põhilisest loodusjõust, kirjeldab, kuidas tekib elektrivoolu voolust tekkinud elektromagnetväli.
Kui traat voolab läbi elektrivoolu, suureneb magnetväli traadi mähistega. See laseb rohkem voolu voolata väiksema vahemaa tagant või väiksematel radadel, mis on metallnaelale lähemal. Kui vool voolab läbi traadi, on elektromagnetiline väli juhtme ümber ümmargune.
••• Syed Hussain AtherKui vool voolab läbi traadi, saate parema käe reegli abil näidata magnetvälja suunda. See reegel tähendab, et kui asetate parema pöidla juhtmete voolu suunas, kõverduvad sõrmed magnetvälja suunas. Need rusikareeglid aitavad teil meeles pidada nende nähtuste suunda.
••• Syed Hussain Ather
Parempoolne reegel kehtib ka metalleseme ümber oleva voolu solenoidse kuju kohta. Kui vool liigub ümber juhtme aasade, tekitab see metallküünes või muus esemes magnetvälja. See loob elektromagneti mis segab kompassi suunda ja võib selle külge meelitada metallist klambrid. Seda tüüpi elektromagnetilise välja kiirgaja töötab erinevalt püsimagnetitest.
Erinevalt püsimagnetitest vajavad elektromagnetid nende kaudu elektrivoolu, et eraldada nende kasutamiseks magnetväli. See võimaldab teadlastel, inseneridel ja muudel spetsialistidel kasutada neid mitmesuguste rakenduste jaoks ja neid tugevalt kontrollida.
EMF-generaatorite magnetväli
Indukteeritud voolu magnetvälja elektromagnetilise solenoidi kujul saab arvutada järgmiselt: B = μ0 n l milles B on magnetväli Teslas, μ0 (hääldatakse "mu naught") on vaba ruumi läbilaskvus (püsiväärtus 1,257 x 10)-6), l on väljaga paralleelse metalleseme pikkus ja n on silmuste arv ümber elektromagneti. Amperese seadust kasutades B = μ__0 I / l , saate arvutada curren_t I_ (amprites).
Need võrrandid sõltuvad tihedalt solenoidi geomeetriast ja traadid ümbritsevad metallnaela ümber võimalikult lähedal. Pidage meeles, et voolu suund on elektronide vooluga vastupidine. Selle abil saate teada, kuidas magnetväli peaks muutuma ja kas kompassinõel muutub, nagu arvutaksite või määraksite parema käe reegli abil.
Muud EMF-generaatorid
••• Syed Hussain AtherAmperese seaduste muudatused sõltuvad emf-generaatori geomeetriast. Toroidaalse, sõõrikujulise elektromagneti korral väli B = μ0 n I / (2 π r) jaoks n silmuste arv ja r raadiusega metallist esemete keskelt keskele. Ringi ümbermõõt (2 π r) nimetajas peegeldab magnetvälja uut pikkust, mis võtab kogu toroidi ulatuses ümmarguse kuju. Emf-generaatorite kuju laseb teadlastel ja inseneridel oma jõudu kasutada.
Toroidaalseid vorme kasutatakse trafodes nende ümber keritud mähistena erinevates kihtides selliselt, et kui selle kaudu indutseeritakse vool, edastab vastuseks tekkiv emf ja vool võimu erinevate mähiste vahel. Kuju võimaldab sellel kasutada lühemaid mähiseid, mis vähendavad takistuste kadusid või voolude kerimisviisist tingitud kadusid. See muudab toroidsed trafod energiatarbimise efektiivseks.
Elektromagneti kasutamine
Elektromagnetid võivad sisaldada suurt hulka rakendusi tööstusmasinate, arvutikomponentide, ülijuhtivuse ja teaduslike uuringute enda poolt. Ülijuhtivad materjalid ei saavuta teaduslikes ja meditsiinilistes seadmetes kasutatavatel väga madalatel temperatuuridel (umbes 0 Kelvini) praktiliselt mingit elektritakistust.
See hõlmab magnetresonantstomograafiat (MRI) ja osakeste kiirendeid. Solenoide kasutatakse magnetvälja tekitamiseks punktmaatriksites, kütusepihustites ja tööstusmasinates. Toroidaalseid trafosid on biomeditsiiniseadmete loomisel tõhususe huvides kasutada ka meditsiinitööstuses.
Elektromagneteid kasutatakse ka muusikaseadmetes nagu kõlarid ja kõrvaklapid, toitetrafod, mis suurendavad või vähendavad voolupinget voolujuhtmetes, induktsioonkuumutus toiduvalmistamiseks ja tootmiseks ning isegi magnetilised eraldajad, et sortida magnetilisi materjale vanametallis. Kuumutamise ja toiduvalmistamise induktsioon sõltub eriti sellest, kuidas elektromootor jõud tekitab voolu vastusena magnetvälja muutusele.
Lõpuks kasutavad maglev rongid rongil rööbasteel kõrgele kohalejõudmiseks tugevat elektromagnetilist jõudu ja ülijuhtivad elektromagnetid kiireteks kiirete kiirete kiirete ja efektiivsete kiirustega kiirendamiseks. Peale nende kasutusalade leiate ka elektromagneteid, mida kasutatakse sellistes rakendustes nagu mootorid, trafod, kõrvaklapid, kõlarid, magnetofonid ja osakeste kiirendid.