Kuinka rakentaa sähkömagneettisen kentän generaattori

Sähkömagneettiset ilmiöt ovat kaikkialla matkapuhelimesi akusta satelliitteihin, jotka lähettävät tietoja takaisin maapallolle. Voit kuvata sähkön käyttäytymistä sähkömagneettisten kenttien kautta, alueiden ympärillä, jotka kohdistavat sähköisiä ja magneettisia voimia, jotka molemmat ovat osa samaa sähkömagneettista voimaa.

Koska sähkömagneettinen voima löytyy niin monista sovelluksista jokapäiväisessä elämässä, voit jopa rakentaa sellaisen käyttämällä akkua ja muut esineet, kuten kuparilanka tai metallikynnet, jotka makaavat talosi ympärillä, osoittamaan nämä fysiikan ilmiöt itse.

•••Syed Hussain Ather

• Voit rakentaa yksinkertaisen sähkömagneettisen kentän (emf) generaattorin kuparilangalla ja rautanaulalla. Kiedo ne ympärille ja kytke ne elektrodivirtalähteeseen osoittaaksesi sähkökentän voiman. Emf-generaattoreille, jotka ovat erikokoisia ja tehokkaita, on monia mahdollisuuksia.

Rakentaminensähkömagneettisen kentän (emf) generaattorivaatii kuparilangan (kierteen tai spiraalin muotoisen) solenoidikäämin, metalliesineen, kuten rautakynnen ( kynsigeneraattori), eristävä johto ja jännitelähde (kuten akku tai elektrodit) sähköä tuottavaksi virrat.

Voit valinnaisesti käyttää metallisia paperiliittimiä tai kompassia tarkkailemaan emf: n vaikutusta. Jos metalliesine on ferromagneettinen (kuten rauta), materiaali, joka voidaan helposti magnetisoida, se on paljon, paljon tehokkaampaa.

1. Aseta materiaalit johtamattomalle pinnalle, kuten puulle tai betonille.
2. Kierrä kuparilanka mahdollisimman tiukasti metalliesineen ympärille, kunnes se on kokonaan peitetty. Mitä enemmän keloja, sitä vahvempi kenttägeneraattori on.
   
3. Kiinnitä kuparilanka siten, että siitä on pieniä osia metalliesineen päästä ja päistä.
4. Liitä eristetyn johdinkappaleen toinen pää metalliesineen päästä ulkonevaan kupariin. Liitä eristetyn johdon toinen pää vaihtelevan virtalähteen jännitelähteen toiseen päähän.
5. Liitä sitten eristetyn johdon toinen pää vaihtelevan virtalähteen lähteeseen.
6. Aseta muutama paperiliitin metalliesineen lähelle, kun se makaa pinnalla.
7. Aseta muuttuvan virtalähteen valitsin 0 volttiin.
8. Kytke virtalähde ja käynnistä se.
9. Käännä jännitteenvalitsinta hitaasti ylöspäin ja katso paperiliittimiä. Näet heidän reagoivan metalliesineen magneettikenttään heti, kun se on riittävän voimakas kynsigeneraattorista.
10. Käytä kompassia keskellä merkitäksesi sähkömagneettisen kentän suunnan. Kompassineulan tulisi olla linjassa kelan akselin kanssa, kun virta kulkee.

Sähkömagneettisuus, yksi luonnon neljästä perusvoimasta, kuvaa sitä, kuinka sähkövirran aiheuttama sähkömagneettinen kenttä syntyy.

Kun sähkövirta kulkee langan läpi, magneettikenttä kasvaa langan kelojen mukana. Tämä antaa enemmän virtaa virrata pienemmällä etäisyydellä tai pienemmillä poluilla, jotka ovat lähempänä metallinaulaa. Kun virta kulkee langan läpi, sähkömagneettinen kenttä on pyöreä langan ympärillä.

•••Syed Hussain Ather

Kun virta kulkee langan läpi, voit osoittaa magneettikentän suunnan oikean käden säännöllä. Tämä sääntö tarkoittaa, että jos asetat oikean peukalosi langan virran suuntaan, sormesi käpristyvät magneettikentän suuntaan. Nämä nyrkkisäännöt voivat auttaa sinua muistamaan näiden ilmiöiden suunnan.

•••Syed Hussain Ather

Oikeakätinen sääntö koskee myös metalliesineen ympärillä olevan virran solenoidimuotoa. Kun virta kulkee silmukoina langan ympäri, se muodostaa magneettikentän metallikynnessä tai muussa esineessä. Tämä luosähkömagneettijoka häiritsee kompassin suuntaa ja voi houkutella siihen metallisia paperiliittimiä. Tämän tyyppinen sähkömagneettisen kentän emitteri toimii eri tavalla kuin kestomagneetit.

Toisin kuin kestomagneeteissa, sähkömagneetit tarvitsevat sähkövirran niiden läpi magneettikentän tuottamiseksi käyttöönsä. Tämä antaa tutkijoille, insinööreille ja muille ammattilaisille mahdollisuuden käyttää niitä monenlaisiin sovelluksiin ja hallita niitä voimakkaasti.

Sähkömagneettisen magneettikentän indusoidun virran magneettikenttä voidaan laskea seuraavasti

jossaBon magneettikenttä Teslasissa,μ​_​0​ (lausutaan "mu naught") on vapaan tilan läpäisevyys (vakioarvo 1,257 x 10^-6), ​Lon kentän suuntaisen metalliesineen pituus janon silmukoiden lukumäärä sähkömagneetin ympärillä. Amperen lakia käyttämällä

voit laskea käyränt I(ampeereina).

Nämä yhtälöt riippuvat läheisesti solenoidin geometriasta, kun johdot kiertyvät mahdollisimman lähellä metallikynnettä. Muista, että virran suunta on elektronien virtausta vastapäätä. Käytä tätä selvittääksesi, kuinka magneettikentän tulisi muuttua, ja katso, muuttuuko kompassineula kuten laskisit tai määrität oikean käden säännön avulla.

•••Syed Hussain Ather

Amperen lain muutokset riippuvat emf-generaattorin geometriasta. Toroidisen, donitsin muotoisen sähkömagneetin tapauksessa kenttä

vartennsilmukoiden lukumäärä jarsäde keskeltä metalliesineiden keskelle. Ympyrän ympärysmitta (2 π r)nimittäjä heijastaa uuden magneettikentän pituuden, joka muodostaa pyöreän muodon koko toroidissa. Emf-generaattorien muodot antavat tutkijoille ja insinööreille valtaa.

Toroidimuotoja käytetään muuntajissa, jotka käyttävät niiden ympärille käämiä keloja eri kerroksina siten, että virran ollessa kyseessä indusoituu sen kautta, tuloksena syntyvä emf ja virta, jonka se luo vastauksena, siirtää voimaa eri välillä kelat. Muoto antaa sen käyttää lyhyempiä keloja, jotka vähentävät häviöitä vastukseen tai häviöitä virtojen käämitystavasta johtuen. Tämä tekee toroidimuuntajista tehokkaita energiankäytössä.

Sähkömagneetit voivat vaihdella monissa sovelluksissa teollisuuskoneista, tietokonekomponenteista, suprajohtavuudesta ja itse tieteellisestä tutkimuksesta. Suprajohtavilla materiaaleilla ei ole käytännössä mitään sähkövastusta hyvin matalissa lämpötiloissa (lähellä 0 Kelvin), joita voidaan käyttää tieteellisissä ja lääketieteellisissä laitteissa.

Tämä sisältää magneettikuvaus (MRI) ja hiukkaskiihdyttimet. Solenoideja käytetään magneettikenttien tuottamiseen pistematriisitulostimissa, polttoaineen ruiskutussovelluksissa ja teollisuuskoneissa. Varsinkin toroidimuuntajilla on lääketieteellisen teollisuuden käyttötarkoitus niiden tehokkuudessa biolääketieteellisten laitteiden luomisessa.

Sähkömagneetteja käytetään myös musiikkilaitteissa, kuten kaiuttimissa ja kuulokkeissa, virtamuuntajissa, jotka lisäävät tai vähentävät virtaa jännite sähköjohtoja pitkin, induktiolämmitys ruoanlaittoon ja valmistukseen ja jopa magneettierottimet magneettisten materiaalien lajittelemiseksi romusta metalli. Lämmityksen ja kypsennyksen induktio riippuu erityisesti siitä, kuinka sähkömoottori tuottaa virtaa vasteena magneettikentän muutokselle.

Lopuksi, maglev-junat käyttävät voimakasta sähkömagneettista voimaa levittämään junaa radan yläpuolelle ja suprajohtavia sähkömagneetteja kiihtymään suuriin nopeuksiin nopeasti, tehokkaasti. Näiden käyttötapojen lisäksi löydät myös sähkömagneetteja, joita käytetään sovelluksissa, kuten moottorit, muuntajat, kuulokkeet, kaiuttimet, nauhurit ja hiukkaskiihdyttimet.