Как построить генератор электромагнитного поля

Содержание

• подсказки
• Физика генераторов ЭДС
• Магнитное поле генераторов ЭДС
• Другие генераторы ЭДС
• Использование электромагнита

Электромагнитные явления повсюду - от аккумулятора сотового телефона до спутников, возвращающих данные на Землю. Вы можете описать поведение электричества через электромагнитные поля, области вокруг объектов, которые оказывают электрические и магнитные силы, которые являются частью одной электромагнитной силы.

Поскольку электромагнитная сила встречается во многих приложениях в повседневной жизни, вы даже можете создать ее, используя батарею и другие предметы, такие как медный провод или металлические гвозди, лежащие вокруг вашего дома, чтобы продемонстрировать эти явления в физике для себя.

подсказки

Строительство генератор электромагнитного поля требуется соленоидная катушка из медного провода (спиральная или спиральная форма), металлический предмет, такой как железный гвоздь (для генератора гвоздя), изолирующий провод и источник напряжения (например, батарея или электроды) для излучения электрических токов.

При желании вы можете использовать металлические скрепки или компас, чтобы наблюдать эффект эдс. Если металлический объект является ферромагнитным (например, железо), материалом, который можно легко намагничивать, он будет намного, намного более эффективным.

Физика генераторов ЭДС

Электромагнетизм, одна из четырех фундаментальных сил природы, описывает, как возникает электромагнитное поле, создаваемое потоком электрического тока.

Когда электрический ток протекает через провод, магнитное поле увеличивается с катушками провода. Это позволяет большему току течь через меньшее расстояние или по меньшим путям, которые ближе к металлическому гвоздю. Когда ток течет по проводу, электромагнитное поле вокруг провода круглое.

••• Сайед Хуссейн Атер

Когда ток проходит через провод, вы можете продемонстрировать направление магнитного поля, используя правило правой руки. Это правило означает, что, если вы поместите большой палец правой руки в направлении тока провода, ваши пальцы будут скручиваться в направлении магнитного поля. Эти эмпирические правила могут помочь вам вспомнить направление, в котором находятся эти явления.

••• Сайед Хуссейн Атер

Правило правой руки также применяется к форме соленоида тока вокруг металлического объекта. Когда ток проходит петлями вокруг провода, он создает магнитное поле в металлическом гвозде или другом объекте. Это создает электромагнит это мешает направлению компаса и может привлекать металлические скрепки к нему. Этот тип излучателя электромагнитного поля работает не так, как постоянные магниты.

В отличие от постоянных магнитов, электромагнитам нужен электрический ток, чтобы испускать магнитное поле для их использования. Это позволяет ученым, инженерам и другим профессионалам использовать их для широкого спектра приложений и тщательно контролировать их.

Магнитное поле генераторов ЭДС

Магнитное поле для индуцированного тока в форме электромагнитного электромагнитного может быть рассчитано как B = μ₀ н л в котором В это магнитное поле в Тесле, μ₀ (произносится "mu naught") - проницаемость свободного пространства (постоянное значение 1,257 x 10^-6), L длина металлического объекта, параллельного полю и N количество петель вокруг электромагнита Используя Закон Ампера, B = μ__₀ Я / л Вы можете рассчитать current_t I_ (в амперах).

Эти уравнения тесно связаны с геометрией соленоида, причем провода наматываются как можно ближе к металлическому гвоздю. Имейте в виду, что направление тока противоположно потоку электронов. Используйте это, чтобы выяснить, как должно меняться магнитное поле, и посмотреть, изменится ли стрелка компаса, как вы рассчитали бы или определили, используя правило правой руки.

Другие генераторы ЭДС

••• Сайед Хуссейн Атер

Изменение закона Ампера зависит от геометрии генератора ЭДС. В случае тороидального, пончикообразного электромагнита поле B = μ₀ n I / (2 π r) за N количество петель и р радиус от центра до центра металлических объектов. Окружность круга (2 π r) в знаменателе отражается новая длина магнитного поля, которая принимает круглую форму по всему тороиду. Форма генераторов ЭДС позволяет ученым и инженерам использовать свою силу.

Тороидальные формы, используемые в трансформаторах, используют катушки, намотанные вокруг них в разных слоях, так что, когда через него индуцируется ток, результирующая эдс и ток, который он создает в ответ, передает мощность между разными катушками. Форма позволяет использовать более короткие катушки, которые уменьшают потери на сопротивление или потери из-за того, как намотаны токи. Это делает тороидальные трансформаторы эффективными в том, как они используют энергию.

Использование электромагнита

Электромагниты могут найти широкое применение в промышленном оборудовании, компьютерных компонентах, сверхпроводимости и научных исследованиях. Сверхпроводящие материалы практически не достигают электрического сопротивления при очень низких температурах (около 0 Кельвин), которые можно использовать в научном и медицинском оборудовании.

Это включает магнитно-резонансную томографию (МРТ) и ускорители частиц. Соленоиды используются для генерации магнитных полей в точечных матрицах, топливных инжекторах и промышленном оборудовании. Тороидальные трансформаторы, в частности, также используются в медицинской промышленности для их эффективности при создании биомедицинских устройств.

Электромагниты также используются в музыкальном оборудовании, таком как динамики и наушники, силовые трансформаторы, которые увеличивают или уменьшают текущее напряжение вдоль линий электропередачи, индукционный нагрев для приготовления и изготовления и даже магнитные сепараторы для сортировки магнитных материалов из металлолома. В частности, индукция для нагрева и приготовления пищи зависит от того, как электродвижущая сила создает ток в ответ на изменение магнитного поля.

Наконец, поезда Маглева используют сильную электромагнитную силу для подъема поезда над рельсом и сверхпроводящие электромагниты для ускорения до высоких скоростей с быстрыми и эффективными скоростями. Помимо этих применений, вы также можете найти электромагниты, используемые в таких приложениях, как двигатели, трансформаторы, наушники, громкоговорители, магнитофоны и ускорители частиц.