Електромагніт

Електромагніт – це пристрій, який при проходженні через нього струму, створює магнітне поле.

Електромагніти дуже широко використовуються в промисловості, медицині, побуті, електроніці як компоненти різних двигунів, генераторів, реле, аудіоколонок, пристроїв магнітної сепарації, підйомних кранів і ін.

Історія

У 1820 році Ерстед виявив, що електричний струм створює магнітне поле. А потім, в 1824 році, Вільям Стёржден, створив перший електромагніт. Він вдавав із себе шматок заліза, який був зігнутий у формі підкови і на якому було намотано 18 витків мідного дроту. При підключенні до джерела струму, ця конструкція починала притягувати залізні предмети. Причому було помічено, що хоча важив цей електромагніт близько 200 гр., Він міг притягнути предмети до 4 кг!

Принцип дії

При протіканні струму через провідник, навколо нього створюється магнітне поле. Це магнітне поле можна посилити, якщо додати провіднику форму котушки. Але все ж це ще не електромагніт. Ось якщо в цю котушку помістити сердечник з феромагнітного матеріалу (наприклад, заліза), тоді він стане електромагнітом.

Коли струм протікає по обмотці електромагніту, він створює магнітне поле, лінії якого пронизують сердечник, тобто феромагнітний матеріал. Під дією цього поля, в осерді, найдрібніші області, які мають мініатюрними магнітними полями, що називаються доменами, приймають впорядковане положення. В результаті, їх магнітні поля складаються, і утворюється одне велике і сильне магнітне поле, здатне притягнути великі предмети. Причому, чим сильніше струм, тим сильніше магнітне поле, яке утворюється електромагнітом. Але так буде відбуватися тільки до магнітного насичення. Потім при збільшенні струму, магнітне поле буде збільшуватися, але незначно.

Якщо струм в електромагніт прибрати, то домени знову візьмуть безупорядоченное положення, але частина їх все ж залишиться спрямованими однаково. Ці залишилися спрямованими домени, будуть створювати невелике магнітне поле. Це явище називається магнітним гістерезисом.

Електромагніт з котушки і сердечника

Найпростіший електромагніт вдає із себе котушку з сердечником з феромагнітного матеріалу. У ньому також присутня якір, який служить для передачі механічного зусилля. Наприклад, в реле, якір притягається до електромагніту, і одночасно замикає контакти.

Так як лінії магнітного поля замикаються на якорі, це ще більше підсилює це магнітне поле.

Класифікація

Електромагніти за способом створення магнітного потоку діляться на три види

  • Електромагніти змінного струму
  • Нейтральні електромагніти постійного струму
  • Поляризовані електромагніти постійного струму

У електромагнітах змінного струму, магнітний потік змінюється, як за напрямком, так і за значенням, різниця тільки в тому, що змінюється він з подвоєною частотою струму.

У нейтральних електромагнітах постійного струму, напрямок магнітного потоку не залежить від напрямку струму.

У поляризованих електромагнітах постійного струму, як ви вже зрозуміли, напрямок магнітного потоку залежить від напрямку струму. При цьому ці електромагніти зазвичай складаються з двох. Один – постійний магніт, створює поляризующий магнітний потік, який потрібен при відключенні основного, робочого електромагніту.

Надпровідний електромагніт

Відмінність надпровідного електромагніту від звичайного в тому, що в його обмотці, замість зазвичай провідника, використовується надпровідник. При цьому його обмотка охолоджена за допомогою рідкого гелію до дуже низьких температур. Його перевага в тому, що струм в ньому досягає дуже великих значень, завдяки тому, що у надпровідника, практично відсутня опір. Тому магнітне поле набуває великої сили. Експлуатація таких електромагнітів обходиться дешевше, так як в них відсутні теплові втрати в обмотці. Надпровідні магніти використовуються в апаратах МРТ, прискорювачах частинок і в іншому науковому обладнанні.

Найпотужніший електромагніт

На даний момент відомо, що найпотужніший електромагніт в світі вдалося створити в Лос-Аламосі (США). Тільки уявіть, сила цього магніту 100 Тл! Це більше сили магнітного поля Землі в два мільйони разів! Його маса становить 8200 кг.

Посилання на основну публікацію