Как да изградим генератор на електромагнитно поле

Електромагнитните явления са навсякъде - от батерията на мобилния ви телефон до сателитите, които изпращат данни обратно на Земята. Можете да опишете поведението на електричеството чрез електромагнитни полета, региони около обекти, които упражняват електрически и магнитни сили, които и двете са част от една и съща електромагнитна сила.

Тъй като електромагнитната сила се намира в толкова много приложения в ежедневието, можете дори да я изградите с помощта на батерия и други предмети като медна тел или метални пирони, лежащи около къщата ви, за да демонстрирате тези явления във физиката за себе си.

•••Syed Hussain Ather

• Можете да изградите обикновен генератор на електромагнитно поле (emf), като използвате медна тел и железен пирон. Увийте ги и ги свържете към източник на електрод, за да демонстрирате силата на електрическото поле. Има много възможности, които можете да направите за генератори на emf с различен размер и мощност.

Изграждане нагенератор на електромагнитно поле (emf)

По желание можете да използвате метални кламери или компас, за да наблюдавате ефекта на ЕМП. Ако металният предмет е феромагнитен (като желязо), материал, който може лесно да се магнетизира, той ще бъде много, много по-ефективен.

1. Поставете материалите върху непроводяща повърхност като дърво или бетон.
2. Навийте медната жица възможно най-плътно около металния предмет, докато тя бъде напълно покрита. Колкото повече намотки, толкова по-силен ще бъде генераторът на полето.
   
3. Закрепете медната жица така, че да има малки части от нея от главата и краищата на металния предмет.
4. Свържете единия край на парче изолирана тел към медта, стърчаща от главата на металния предмет. Свържете другия край на изолирания проводник към единия край на източника на напрежение на променливото захранване.
5. След това свържете единия край на изолирания проводник към източника на променливото захранване.
6. Поставете няколко кламери близо до металния предмет, тъй като той лежи на повърхността.
7. Настройте циферблата на променливото захранване на 0 волта.
8. Включете захранването и го включете.
9. Бавно завъртете диска за напрежение и гледайте кламери. Ще ги видите как реагират на магнитното поле от металния предмет веднага щом е достатъчно силно от генератора на ноктите.
10. Използвайте компас в средата, за да отбележите посоката на електромагнитното поле. Иглата на компаса трябва да се подравнява с оста на намотката, когато токът тече.

Електромагнетизмът, една от четирите основни природни сили, описва как възниква електромагнитно поле, създадено от потока на електрически ток.

Когато електрически ток протича през проводник, магнитното поле се увеличава с намотките на проводника. Това позволява повече ток да тече през по-малко разстояние или по-малки пътеки, които са по-близо до металния пирон. Когато токът тече през проводник, електромагнитното поле е кръгово около проводника.

•••Syed Hussain Ather

Когато токът тече през проводника, можете да демонстрирате посоката на магнитното поле, като използвате правилото отдясно. Това правило означава, че ако поставите десния си палец в посоката на тока на проводника, пръстите ви ще се извият по посока на магнитното поле. Тези основни правила могат да ви помогнат да запомните посоката, която имат тези явления.

•••Syed Hussain Ather

Правилото за дясната ръка важи и за соленоидната форма на тока около металния предмет. Когато токът се движи във вериги около жицата, той генерира магнитно поле в металния пирон или друг предмет. Това създаваелектромагниткоето пречи на посоката на компаса и може да привлече метални кламери към него. Този тип излъчвател на електромагнитно поле работи по различен начин от постоянните магнити.

За разлика от постоянните магнити, електромагнитите се нуждаят от електрически ток през тях, за да отделят магнитно поле за своите нужди. Това позволява на учени, инженери и други професионалисти да ги използват за широк спектър от приложения и силно да ги контролират.

Магнитното поле за индуциран ток в соленоидната форма на електромагнитното може да се изчисли като

в койтоБ.е магнитното поле в Тесла,μ​_​0​ (произнася се „mu nič“) е пропускливостта на свободното пространство (постоянна стойност 1,257 x 10^-6), ​Lе дължината на металния предмет, успореден на полето ине броят на контурите около електромагнита. Използвайки закона на Ампер,

можете да изчислите валутатат аз(в усилватели).

Тези уравнения зависят тясно от геометрията на соленоида, като жиците се увиват възможно най-близо около металния пирон. Имайте предвид, че посоката на тока е противоположна на потока от електрони. Използвайте това, за да разберете как трябва да се промени магнитното поле и да видите дали иглата на компаса се променя, както бихте изчислили или определили с помощта на правилото отдясно.

•••Syed Hussain Ather

Промените в закона на Ампер зависят от геометрията на генератора на ЕМП. В случай на тороидален електромагнит с форма на поничка, полето

занброй цикли иrрадиус от центъра до центъра на металните предмети. Обиколката на кръг (2 π r)в знаменателя отразява новата дължина на магнитното поле, което приема кръгла форма в целия тороид. Формите на генераторите на ЕМП позволяват на учените и инженерите да използват силата си.

Тороидалните форми се използват в трансформаторите, използващи намотките, навити около тях в различни слоеве, така че при ток се индуцира през него, получената ЕДС и ток, които той създава в отговор прехвърля мощност между различни намотки. Формата му позволява да използва по-къси намотки, които намаляват загубите на съпротивление или загубите поради начина на навиване на токовете. Това прави тороидалните трансформатори ефективни в начина, по който използват енергията.

Електромагнитите могат да варират в голямо количество приложения от индустриални машини, компютърни компоненти, свръхпроводимост и самите научни изследвания. Свръхпроводимите материали практически не постигат електрическо съпротивление при много ниски температури (близо до 0 Келвина), което може да се използва в научно и медицинско оборудване.

Това включва ядрено-магнитен резонанс (MRI) и ускорители на частици. Соленоидите се използват за генериране на магнитни полета в матрични принтери, инжектори за гориво и промишлени машини. По-специално тороидалните трансформатори също имат приложение в медицинската индустрия за тяхната ефективност при създаването на биомедицински устройства.

Електромагнитите се използват и в музикално оборудване като високоговорители и слушалки, силови трансформатори, които увеличават или намаляват тока напрежение по електропроводи, индукционно отопление за готвене и производство и дори магнитни сепаратори за сортиране на магнитни материали от скрап метал. Индукцията за отопление и готвене разчита по-специално на това как една електродвижеща сила произвежда ток в отговор на промяна в магнитното поле.

И накрая, влаковете maglev използват силна електромагнитна сила, за да левитират влак над коловоза и свръхпроводящи електромагнити, за да се ускорят до високи скорости с бързи и ефективни скорости. Освен тези употреби, можете да намерите и електромагнити, използвани в приложения като двигатели, трансформатори, слушалки, високоговорители, магнетофони и ускорители на частици.