مقاله توضیح می دهد که آهنربای الکتریکی چیست، بر اساس چه اصولی چیده شده است و در چه مناطقی از این نوع آهنربا استفاده می شود.
مغناطیس
احتمالاً یکی از شگفت انگیزترین و در عین حال ساده ترین واکنش های فیزیکی، مغناطیس است. بیش از سه هزار سال پیش، بسیاری از دانشمندان یونان و چین باستان خواص غیرعادی "سنگ های مغناطیسی" را می دانستند.
در زمان ما، شما هیچ کس را با آهنرباها شگفت زده نخواهید کرد، حتی قوی ترین آنها - مبتنی بر نئودیمیم. آنها اغلب به عنوان خرده فروشی فروخته می شوند یا می توان آنها را در دستگاه ها و مکانیسم های مختلف یافت. با این حال، تعداد کمی از مردم می دانند که مغناطیس چقدر برای پیشرفت علمی و فناوری مهم است.
اما در آغاز قرن نوزدهم، دستگاهی به عنوان آهنربای الکتریکی ساخته شد. بنابراین آهنربای الکتریکی چیست، چگونه کار می کند و کجا استفاده می شود؟ در این مقاله در مورد این موضوع صحبت خواهیم کرد.
تعریف
الکترومغناطیس وسیله خاصی است که با اعمال جریان الکتریکی به آن، عملکرد میدان مغناطیسی ایجاد می کند. اغلب، الکترومغناطیس‌ها از یک سیم‌پیچ اولیه و هسته‌ای تشکیل می‌شوند که دارای خواص فرومغناطیسی است.
سیم پیچ معمولاً از سیم مسی یا آلومینیومی از انواع مختلف ساخته می شودضخامت، لزوما با عایق پوشانده شده است. اما الکترومغناطیس هایی نیز وجود دارند که از مواد ابررسانا ساخته شده اند. مدارهای مغناطیسی خود از فولاد، آلیاژهای آهن نیکل یا چدن ساخته شده اند. و برای به حداقل رساندن تلفات جریان گردابی، مدارهای مغناطیسی از نظر ساختاری از مجموعه ای کامل از ورق های نازک ساخته می شوند. اکنون می دانیم که آهنربای الکتریکی چیست. بیایید نگاهی دقیق تر به تاریخچه این دستگاه مفید بیندازیم.
تاریخ
خالق آهنربای الکتریکی ویلیام استورجن است. این او بود که در سال 1825 اولین آهنربا را ساخت. از نظر ساختاری، این دستگاه یک قطعه آهنی استوانه ای شکل بود که سیم مسی ضخیم عایق بندی شده در اطراف آن پیچیده شده بود. در لحظه ای که جریان الکتریکی از آن عبور کرد، میله فلزی خاصیت آهنربا را به دست آورد. و هنگامی که جریان جریان قطع شد، دستگاه بلافاصله تمام خاصیت مغناطیسی خود را از دست داد. این کیفیت - روشن و خاموش کردن در صورت لزوم - است که امکان استفاده از آهنربای الکتریکی را در تعدادی از زمینه‌های فنی و صنعتی فراهم می‌کند.
ما این سوال را بررسی کردیم که آهنربای الکتریکی چیست. حال بیایید انواع اصلی آن را بررسی کنیم. آنها بسته به روش ایجاد میدان مغناطیسی تقسیم می شوند. اما عملکرد آنها ثابت می ماند.
بازدید
الکترومغناطیس ها از انواع زیر هستند:
- DC خنثی. در چنین وسیله ای، شار مغناطیسی به وسیله جریان الکتریکی مستقیمی که از سیم پیچ عبور می کند ایجاد می شود. این بدان معنی است که نیروی جاذبه چنین آهنربای الکتریکی فقط بسته به بزرگی آن متفاوت استجریان، و نه از جهت آن در سیم پیچ.
- DC قطبی شده. عمل یک الکترومغناطیس از این نوع بر اساس وجود دو شار مغناطیسی مستقل است. اگر در مورد پلاریزاسیون صحبت کنیم، حضور آن معمولاً توسط آهنرباهای دائمی (در موارد نادر، آهنرباهای الکتریکی اضافی) ایجاد می شود و برای ایجاد نیروی جذاب در هنگام خاموش بودن سیم پیچ مورد نیاز است. و عمل چنین آهنربای الکتریکی به بزرگی و جهت جریان الکتریکی که در سیم پیچ حرکت می کند بستگی دارد.
- AC. در چنین وسایلی، سیم پیچ الکترومغناطیس با جریان الکتریسیته متناوب تغذیه می شود. بر این اساس، شار مغناطیسی با یک دوره تناوب مشخص، جهت و مقدار خود را تغییر می دهد. و نیروی جاذبه فقط در بزرگی متفاوت است، به همین دلیل است که از یک مقدار حداقل به حداکثر با فرکانس دو برابر فرکانس جریان الکتریکی که آن را تغذیه می کند، "پالس" می کند.
ما قبلاً با انواع آنها آشنا شده ایم. اکنون نمونه هایی از استفاده از آهنرباهای الکتریکی را در نظر بگیرید.
صنعت
احتمالاً همه حداقل یک بار، اما انواع مختلفی از چنین وسیله ای را به عنوان آهنربای الکتریکی بالابر دیده اند. این یک پنکیک ضخیم با قطرهای مختلف است که نیروی جاذبه زیادی دارد و برای حمل بار، ضایعات فلزی و به طور کلی هر فلز دیگری استفاده می شود. راحتی آن در این واقعیت نهفته است که کافی است برق را خاموش کنید - و کل بار بلافاصله از قلاب خارج می شود و بالعکس. این روند بارگیری و تخلیه را بسیار ساده می کند.
قدرتالکترومغناطیس، به هر حال، با فرمول زیر محاسبه می شود: F=40550∙B^2∙S. بیایید آن را با جزئیات بیشتر در نظر بگیریم. در این حالت، F نیروی بر حسب کیلوگرم است (با نیوتن نیز قابل اندازه گیری است)، B مقدار القایی و S مساحت سطح کار دستگاه است.
پزشکی
در اوایل قرن نوزدهم، آهنربای الکتریکی در پزشکی مورد استفاده قرار گرفت. یکی از این نمونه ها دستگاه خاصی است که می تواند اجسام خارجی (تراش های فلزی، زنگ زدگی، پوسته ها و غیره) را از چشم جدا کند.
و در زمان ما از الکترومغناطیس در پزشکی نیز بسیار استفاده می شود و احتمالا یکی از این وسایل که همه نام آن را شنیده اند MRI است. این بر اساس رزونانس هسته ای مغناطیسی کار می کند و در واقع یک آهنربای الکتریکی عظیم و قدرتمند است.
تکنیک
همچنین از آهنرباهای مشابه در تکنیک ها و لوازم الکترونیکی مختلف و به عنوان مثال در حوزه خانگی به عنوان قفل استفاده می شود. چنین قفل هایی راحت هستند زیرا استفاده از آنها بسیار سریع و آسان است، اما در عین حال کافی است ساختمان را در مواقع اضطراری خاموش کنید - و همه آنها باز می شوند که در صورت آتش سوزی بسیار راحت است.
و البته عملکرد همه رله ها بر اساس اصول الکترومغناطیس است.
همانطور که می بینید، این دستگاه بسیار مهمی است که در زمینه های مختلف علم و فناوری کاربرد پیدا کرده است.
