كيفية زيادة قوة المغناطيس الكهربائي

تعمل المغناطيسات الكهربائية تمامًا مثل المغناطيس الدائم. في الواقع ، إنها أكثر فائدة ، لأنه يمكنك تشغيلها وإيقاف تشغيلها. ستجد مغناطيسات كهربائية في محركات الأقراص الثابتة ومكبرات الصوت وحتى في المعدات المتطورة مثل آلات التصوير بالرنين المغناطيسي ومصادم الهادرونات الكبير CERN في جنيف ، سويسرا. من الواضح أنك بحاجة إلى مغناطيس كهربائي أقوى لمصادم الجسيمات مما تحتاجه لمكبر الصوت ، فكيف يجعل العلماء المغناطيس قويًا بما يكفي لتركيز شعاع من الإلكترونات؟ الإجابة أكثر تعقيدًا قليلاً من مجرد تكبيرها ، على الرغم من أن هذا جزء منها. المواد التي تستخدمها والجهد الذي تقوم بتطبيقه ودرجة الحرارة المحيطة كلها عوامل مهمة.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

لزيادة قوة المغناطيس الكهربائي ، يمكنك زيادة تيار القوة ، وهناك عدة طرق للقيام بذلك. يمكنك أيضًا زيادة عدد اللفات أو خفض درجة الحرارة المحيطة أو استبدال قلبك غير المغناطيسي بمادة مغناطيسية حديدية.

كان العالم الدنماركي هانز كريستيان أورستد أول شخص لاحظ أن تيارًا يمر عبر سلك يمكن أن يؤثر على بوصلة قريبة. بمعنى آخر ، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًا. إذا قمت بلف السلك حول قلب ، لتشكيل ما يسمى الملف اللولبي ، فإن نهايات اللب ستفترض أقطاب متقابلة ، تمامًا مثل المغناطيس الدائم. تعتمد قوة المجال على حجم التيار وعدد اللفات والمادة الأساسية. هذا كل ما تحتاج إلى تذكره إذا كنت تريد أن تجعل المغناطيس أقوى.

وفقًا لقانون أمبير ، يتناسب المجال المغناطيسي حول السلك الحامل للتيار بشكل مباشر مع قوة التيار. بمعنى آخر ، قم بزيادة القوة الحالية وقم بزيادة المجال المغناطيسي ، وهناك أكثر من طريقة للقيام بذلك:

• زيادة الجهد: يخبرك قانون أوم أن التيار يتناسب مع الجهد ، لذلك إذا كنت تقوم بتشغيل مغناطيس كهربائي على بطارية 6 فولت ، فانتقل إلى بطارية 12 فولت. لا يمكنك الاستمرار في زيادة الجهد إلى أجل غير مسمى ، لأن مقاومة السلك تزداد مع درجة الحرارة حتى يتم الوصول إلى تيار محدد. هذا يقودك إلى الخيار التالي.

• اخفض مقياس الأسلاك: تقل مقاومة السلك مع زيادة مساحة المقطع العرضي ، لذلك قلل من مقياس السلك. ضع في اعتبارك أن تقليل المقياس مرادف لزيادة سماكة السلك. إذا قمت بلف الملف اللولبي الخاص بك بسلك قياس 16 ، فاستبدله بمقياس 14 ، وسيكون المغناطيس أقوى.

• اخفض درجة الحرارة: تزداد المقاومة مع درجة الحرارة ، لذلك إذا كان بإمكانك الحفاظ على المغناطيس في درجة حرارة أقل من درجة التجمد درجات الحرارة ، ستكون أقوى من درجة حرارة الغرفة ، على الرغم من أن الاختلاف ربما لن يكون كذلك كن كثيرا. ومع ذلك ، في درجات الحرارة المنخفضة للغاية ، تختفي المقاومة تقريبًا وتصبح الأسلاك فائقة التوصيل. تسمح هذه الحقيقة للعلماء بتصميم مغناطيس قوي للغاية ، مثل تلك الموجودة في CERN.

• استخدام الأسلاك ذات الموصلية العالية: يمكنك أيضًا زيادة التيار عن طريق الترقية إلى سلك موصلية أعلى. ربما يكون الأسلاك النحاسية هي أكثر الأسلاك التي يمكنك استخدامها موصلة للكهرباء ، ولكن السلك الفضي يكون أكثر توصيلًا. قم بالتبديل إلى الأسلاك الفضية ، إذا كنت تستطيع ذلك ، وستحصل على مغناطيس أقوى.
  

قوة المغناطيس الكهربائي ، والمعروفة أيضًا باسم القوة الدافعة المغناطيسية (mmf) ، تتناسب طرديًا ليس فقط مع التيار (I) ، ولكن أيضًا عدد اللفات (n) حول الملف اللولبي. ربما تكون زيادة عدد اللفات أسهل طريقة لزيادة قوة المغناطيس الكهربائي. نظرًا لأن mmf = nI ، فإن مضاعفة عدد اللفات يضاعف قوة المغناطيس. من الجيد لف الأسلاك في طبقات حول قلب الملف اللولبي. لا يتأثر المجال المغناطيسي عندما تتلامس الأسلاك مع بعضها البعض.

إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك صنع مغناطيس كهربائي عن طريق لف الأسلاك حول لفة مناديل ورقية مستعملة ، ولكن إذا كنت تريد مغناطيسًا قويًا ، فلفها حول قلب حديدي بدلاً من ذلك. الحديد مادة مغناطيسية ، وتصبح ممغنطة عند تشغيل التيار. يمنحك هذا ، في الواقع ، مغناطيسين بسعر واحد. يحتوي الفولاذ على الحديد ، لذلك سيتصرف بنفس الطريقة ، ولكن ليس بنفس القوة. هناك نوعان آخران من المعادن المغناطيسية الحديدية التي قد تصادفكما وهما النيكل والكوبالت.