Τα διάφορα μέρη ενός ηλεκτρομαγνήτη

Οι ηλεκτρομαγνήτες κατασκευάζονται από πηνία σύρματος που μεταφέρουν ηλεκτρικά ρεύματα. Αυτά τα καλώδια μεταφοράς ρεύματος παράγουν μαγνητικά πεδία που έχουν βόρειους και νότιους πόλους όπως οι κανονικοί μαγνήτες. Οι ηλεκτρομαγνήτες έχουν πολλές χρήσεις και βρίσκονται σε συσκευές όπως ηλεκτρικοί κινητήρες και γεννήτριες.

Οι ηλεκτρομαγνήτες αποτελούν ζωτικό μέρος της καθημερινής ζωής. Οι κινητήρες και οι εκκινητές αυτοκινήτων τα χρησιμοποιούν. Χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρισμού για την τροφοδοσία κτιρίων και συσκευών. Η ενέργειά τους μπορεί να μετατραπεί σε άλλους τύπους, όπως μηχανικός, θερμικός ή ήχος. Οι ηλεκτρομαγνήτες είναι ιδιαίτερα χρήσιμοι για την ηλεκτρομηχανική εργασία, όπως ανύψωση, έλξη, περιστροφή ή συγκράτηση.

Οι ηλεκτρομαγνήτες συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο όπως οι κανονικοί μαγνήτες. Έχουν βόρειους και νότιους πόλους, και υπακούουν στους ίδιους νόμους. Για παράδειγμα, οι βόρειοι πόλοι τους απωθούν τους βόρειους πόλους από άλλους μαγνήτες αλλά προσελκύουν τους νότιους πόλους. Σε αντίθεση με τους κανονικούς μαγνήτες, είναι κατασκευασμένοι έτσι ώστε το μαγνητικό τους πεδίο να είναι μόνιμο, οπότε σβήνει όταν σβήσει ο ηλεκτρισμός. Είναι επίσης σε θέση να αντιστρέψουν τους βόρειους και νότιους πόλους τους, κάτι που δεν διαθέτουν τακτικοί μαγνήτες.

Τα βασικά συστατικά ενός ηλεκτρομαγνήτη είναι ένα καλώδιο και μια πηγή ισχύος. Η πηγή ισχύος μπορεί να είναι AC (εναλλασσόμενο ρεύμα) ή DC (συνεχές ρεύμα). Το σύρμα μπορεί να έχει οποιοδήποτε σχήμα. Η ισχύς του μαγνητικού πεδίου εξαρτάται από παράγοντες όπως η ποσότητα του ρεύματος, ο αριθμός των πηνίων στο σύρμα και το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται. Για παράδειγμα, οι ηλεκτρομαγνήτες που κατασκευάζονται από υπεραγωγούς είναι αρκετά ισχυροί ώστε να ανυψώνουν τα τρένα Maglev που χρησιμοποιούνται σε περιοχές της Ευρώπης και της Ασίας.

Τα σωληνοειδή είναι ηλεκτρομαγνήτες που έχουν τη μορφή έλικα. Μερικές φορές κατασκευάζονται με σίδερο μέσα τους, για να ενισχύσουν το μαγνητικό πεδίο.

Τα τοροειδή είναι σωληνοειδή που κάμπτονται για να σχηματίσουν έναν κύκλο. Οι γραμμές μαγνητικού πεδίου σχηματίζουν ένα σύνολο ομόκεντρων κύκλων.

Οι μετασχηματιστές είναι δύο σωληνοειδή με εσωτερικούς πυρήνες που συνδέονται μεταξύ τους. Ένα μεταβαλλόμενο ρεύμα στο πρώτο πηνίο παράγει μια μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή στο δεύτερο. Αυτή η μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή με τη σειρά της δημιουργεί μια ηλεκτροκινητική δύναμη, ή emf. Οι μετασχηματιστές λειτουργούν μόνο με εναλλασσόμενο ρεύμα.

Οι ηλεκτρικοί κινητήρες κατασκευάζονται από πηνία μεταφοράς ρεύματος που περιστρέφονται σε μαγνητικό πεδίο. Οι βρόχοι αντιστρέφουν τακτικά την κατεύθυνση. Χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Οι ηλεκτρικές γεννήτριες κατασκευάζονται επίσης από πηνία μεταφοράς ρεύματος που περιστρέφονται σε μαγνητικό πεδίο και τροφοδοτούνται από μηχανικές συσκευές παραγωγής ενέργειας όπως ο άνθρακας. Η λειτουργία τους είναι να μετατρέψει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

Τα σωληνοειδή χρησιμοποιούνται ως βαλβίδες, διακόπτες, για τη δημιουργία μαγνητικών πεδίων σε κλειστούς χώρους και για ηλεκτρομηχανική εργασία.

Τα τοροειδή χρησιμοποιούνται συχνότερα σε συσκευές πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, σε εφαρμογές ασφαλείας και σε μη καταστροφικές δοκιμές.

Οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μετατροπή ή μετατροπή υψηλών τάσεων AC σε χαμηλότερες και αντίστροφα. Βρίσκονται σε ηλεκτροφόρα καλώδια και τροφοδοτικά.

Οι ηλεκτρικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία συσκευών όπως αυτοκίνητα, οικιακές συσκευές, εργαλεία και στεγνωτήρες μαλλιών. Οι ηλεκτρικές γεννήτριες παράγουν το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία κτιρίων και συσκευών.