Jak postavit generátor elektromagnetického pole

Elektromagnetické jevy jsou všude, od baterie vašeho mobilního telefonu až po satelity, které odesílají data zpět na Zemi. Můžete popsat chování elektřiny prostřednictvím elektromagnetických polí, oblastí kolem objektů, které vyvíjejí elektrické a magnetické síly, které jsou součástí stejné elektromagnetické síly.

Protože elektromagnetická síla se vyskytuje v mnoha aplikacích v každodenním životě, můžete ji dokonce vytvořit pomocí baterie a další předměty, jako je měděný drát nebo kovové hřebíky ležící kolem vašeho domu, abyste sami předvedli tyto jevy ve fyzice.

•••Syed Hussain Ather

• Pomocí měděného drátu a železného hřebíku můžete vytvořit jednoduchý generátor elektromagnetického pole (emf). Omotejte je kolem a připojte je ke zdroji proudu elektrody, abyste demonstrovali sílu elektrického pole. Existuje mnoho možností, které můžete udělat pro generátory emf různé velikosti a výkonu.

Budovánígenerátor elektromagnetického pole (emf)vyžaduje solenoidovou cívku z měděného drátu (spirála nebo spirála), kovový předmět, jako je železný hřebík (pro generátor hřebíků), izolační vodič a zdroj napětí (například baterie nebo elektrody) vyzařující elektrický proud proudy.

Můžete volitelně použít kovové kancelářské sponky nebo kompas, abyste sledovali účinek emf. Pokud je kovový předmět feromagnetický (například železo), což je materiál, který lze snadno magnetizovat, bude mnohem, mnohem efektivnější.

1. Umístěte materiály na nevodivý povrch, jako je dřevo nebo beton.
2. Naviňte měděný drát co nejtěsněji kolem kovového předmětu, dokud není zcela zakryt. Čím více cívek, tím silnější bude generátor pole.
   
3. Přichyťte měděný drát tak, aby z jeho hlavy a konců kovového předmětu byly malé části.
4. Připojte jeden konec kousku izolovaného drátu k mědi vyčnívající z hlavy kovového předmětu. Připojte druhý konec izolovaného vodiče k jednomu konci zdroje napětí na proměnném napájecím zdroji.
5. Poté připojte jeden konec izolovaného vodiče ke zdroji na variabilním zdroji napájení.
6. Umístěte několik sponek do blízkosti kovového předmětu, který leží na povrchu.
7. Nastavte číselník na variabilním zdroji napájení na 0 voltů.
8. Připojte napájecí zdroj a zapněte jej.
9. Pomalu otáčejte voličem napětí a sledujte kancelářské sponky. Uvidíte, jak reagují na magnetické pole z kovového předmětu, jakmile je dostatečně silné z generátoru nehtů.
10. Pomocí kompasu uprostřed si všimněte směru elektromagnetického pole. Jehla kompasu by se měla vyrovnat s osou cívky, když protéká proud.

Elektromagnetismus, jedna ze čtyř základních přírodních sil, popisuje, jak vzniká elektromagnetické pole vytvořené tokem elektrického proudu.

Když elektrický proud protéká drátem, magnetické pole se zvyšuje s cívkami drátu. To umožňuje více proudu protékat menší vzdáleností nebo menšími cestami, které jsou blíže ke kovovému hřebíku. Když proud protéká drátem, je elektromagnetické pole kolem drátu kruhové.

•••Syed Hussain Ather

Když vodičem protéká proud, můžete pomocí pravého pravítka demonstrovat směr magnetického pole. Toto pravidlo znamená, že pokud umístíte pravý palec ve směru proudu drátu, vaše prsty se zkroutí ve směru magnetického pole. Tato základní pravidla vám mohou pomoci zapamatovat si, jakým směrem se tyto jevy mají.

•••Syed Hussain Ather

Pravidlo pravé ruky platí také pro solenoidový tvar proudu kolem kovového předmětu. Když proud prochází smyčkami kolem drátu, vytváří magnetické pole v kovovém hřebíku nebo jiném předmětu. Tím se vytvoříelektromagnetkterý narušuje směr kompasu a může na něj přitahovat kovové kancelářské sponky. Tento typ emitoru elektromagnetického pole funguje odlišně od permanentních magnetů.

Na rozdíl od permanentních magnetů potřebují elektromagnety elektrický proud, který pro jejich použití vydává magnetické pole. To umožňuje vědcům, technikům a dalším profesionálům používat je pro širokou škálu aplikací a silně je ovládat.

Magnetické pole pro indukovaný proud ve tvaru elektromagnetu elektromagnetického lze vypočítat jako

ve kterémBje magnetické pole v Teslase,μ​_​0​ (vyslovuje se „mu nic“) je propustnost volného prostoru (konstantní hodnota 1,257 x 10^-6), ​Lje délka kovového předmětu rovnoběžná s polem anje počet smyček kolem elektromagnetu. Pomocí Ampereova zákona

můžete vypočítat current já(v zesilovačích).

Tyto rovnice úzce závisí na geometrii solenoidu, přičemž dráty se ovíjejí co nejblíže kovovému hřebíku. Pamatujte, že směr proudu je opačný k toku elektronů. Pomocí toho zjistíte, jak by se mělo magnetické pole měnit, a zjistíte, zda se jehla kompasu mění tak, jak byste ji vypočítali nebo určili pomocí pravidla pravé ruky.

•••Syed Hussain Ather

Změny Ampérova zákona závisí na geometrii generátoru emf. V případě toroidního elektromagnetu ve tvaru koblihy pole

pronpočet smyček arpoloměr od středu ke středu kovových předmětů. Obvod kruhu (2 π r)ve jmenovateli odráží novou délku magnetického pole, které má kruhový tvar v celém toroidu. Tvary generátorů emf umožňují vědcům a technikům využít jejich sílu.

Toroidní tvary se používají v transformátorech využívajících cívky navinuté kolem nich v různých vrstvách tak, že při proudu je indukován skrze něj, výsledný emf a proud, který vytváří v reakci, přenáší energii mezi různými cívky. Tvar umožňuje používat kratší cívky, které snižují ztráty odporu nebo ztráty způsobené vinutím proudů. Díky tomu jsou toroidní transformátory účinné při využívání energie.

Elektromagnety se mohou pohybovat ve velkém množství aplikací od průmyslových strojů, počítačových komponent, supravodivosti a samotného vědeckého výzkumu. Supravodivé materiály nedosahují při velmi nízkých teplotách (téměř 0 Kelvinů) prakticky žádného elektrického odporu, který lze použít ve vědeckých a lékařských zařízeních.

To zahrnuje zobrazování magnetickou rezonancí (MRI) a urychlovače částic. Solenoidy se používají ke generování magnetických polí v jehličkových tiskárnách, vstřikovačích paliva a průmyslových strojích. Zejména toroidní transformátory mají v lékařském průmyslu využití pro svou účinnost při vytváření biomedicínských zařízení.

Elektromagnety se také používají v hudebních zařízeních, jako jsou reproduktory a sluchátka, napájecí transformátory, které zvyšují nebo snižují proud napětí podél elektrického vedení, indukční ohřev pro vaření a výrobu a dokonce i magnetické separátory pro třídění magnetických materiálů od šrotu kov. Zejména indukce pro ohřev a vaření závisí na tom, jak elektromotorická síla vytváří proud v reakci na změnu magnetického pole.

Nakonec vlaky maglev používají silnou elektromagnetickou sílu k vznášení vlaku nad kolejí a supravodivé elektromagnety k akceleraci na vysokou rychlost rychlými a účinnými rychlostmi. Kromě těchto použití najdete také elektromagnety používané v aplikacích, jako jsou motory, transformátory, sluchátka, reproduktory, magnetofony a urychlovače částic.