Електромагнитите работят също толкова добре, колкото и постоянните магнити. Всъщност те са още по-полезни, защото можете да ги включвате и изключвате. Ще намерите електромагнити в твърди дискове, високоговорители и дори в сложно оборудване като ЯМР машини и Големия адронен колайдер на CERN в Женева, Швейцария. Очевидно ви е необходим по-силен електромагнит за сблъсък на частици, отколкото за високоговорител, така че как учените правят магнити достатъчно мощни, за да фокусират лъч от електрони? Отговорът е малко по-сложен, отколкото просто да ги направим по-големи, въпреки че това е част от него. Материалите, които използвате, напрежението, което прилагате, и околната температура са важни.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
За да увеличите силата на електромагнита, можете да увеличите силовия ток и има няколко начина да направите това. Можете също така да увеличите броя на намотките, да намалите околната температура или да замените немагнитната си сърцевина с феромагнитен материал.
Всичко е в електромагнитната индукция
Датският учен Ханс Кристиан Орстед беше първият човек, който забеляза, че ток, минаващ през жица, може да повлияе на близкия компас. С други думи, той генерира магнитно поле. Ако навиете жицата около сърцевина, образувайки така наречения соленоид, краищата на сърцевината ще приемат противоположни полярности, точно като постоянен магнит. Силата на полето зависи от големината на тока, броя на намотките и материала на сърцевината. Това е всичко, което трябва да запомните, ако искате да направите магнита по-силен.
Увеличете текущата величина
Съгласно закона на Ампер, магнитното поле около тоководещия проводник е право пропорционално на силата на тока. С други думи, увеличете силата на тока и увеличавате магнитното поле и има повече от един начин да направите това:
- Увеличете напрежението: Законът на Ом ви казва, че токът е пропорционален на напрежението, така че ако използвате електромагнита си на 6-волтова батерия, превключете на 12-волтова. Не можете да продължите да увеличавате напрежението за неопределено време, тъй като съпротивлението на проводника се увеличава с температурата, докато се постигне ограничителен ток. Това ви отвежда до следващия вариант.
- Спуснете телмера: Съпротивлението на проводника намалява с увеличаване на площта на напречното сечение, така че намалете габарита на проводника. Имайте предвид, че намаляването на габарита е синоним на увеличаване на дебелината на проводника. Ако сте увили соленоида си с 16-габаритна жица, заменете го с 14-габаритна и магнитът ще бъде по-силен.
- Намалете температурата: Устойчивостта се увеличава с температурата, така че ако можете да поддържате магнита си под нулата температура, тя ще бъде по-силна от тази при стайна температура, въпреки че разликата вероятно няма бъде много. При изключително ниски температури обаче съпротивлението почти изчезва и проводниците стават супер проводящи. Този факт позволява на учените да проектират uber-мощни магнити, като тези в CERN.
-
Използвайте проводник с висока проводимост: Можете също така да увеличите тока, като надстроите до проводник с по-висока проводимост. Медната жица е може би най-проводимата жица, която можете да използвате, но сребърната жица е още по-проводима. Преминете към сребърна жица, ако можете да си я позволите, и ще имате по-силен магнит.
Увеличете броя на намотките
Силата на електромагнита, известна също като неговата магнитомоторна сила (mmf), е пряко пропорционална не само на тока (I), но и на броя намотки (n) около соленоида. Увеличаването на броя на намотките е може би най-лесният начин за увеличаване на якостта на електромагнита. Тъй като mmf = nI, удвояването на броя намотки удвоява силата на магнита. Добре е проводниците да се увиват на слоеве около сърцевината на соленоида. Магнитното поле не се влияе, когато проводниците са в контакт помежду си.
Използвайте феромагнитно ядро
Ако искате, можете да направите електромагнит, като увиете жици около използвана ролка хартиени кърпи, но ако искате силен магнит, вместо това ги увийте около желязна сърцевина. Желязото е магнитен материал и се магнетизира, когато включите тока. Това ви дава на практика два магнита на цената на един. Стоманата съдържа желязо, така че ще се държи по същия начин, макар и не толкова силно. Два други феромагнитни метала, които може да срещнете, са никел и кобалт.