Sähkömagneetit on valmistettu langoista, jotka kuljettavat sähkövirtaa. Nämä virtaa johtavat johdot tuottavat magneettikenttiä, joilla on pohjois- ja etelänavat napojen tavoin. Sähkömagneeteilla on monia käyttötarkoituksia, ja niitä löytyy esimerkiksi sähkömoottoreista ja generaattoreista.
Merkitys
Sähkömagneetit ovat tärkeä osa jokapäiväistä elämää. Moottorit ja auton käynnistimet käyttävät niitä. Niitä käytetään sähkön tuottamiseen rakennusten ja laitteiden virran saamiseksi. Niiden energia voidaan muuntaa muuntyyppisiksi, kuten mekaanisiksi, termisiksi tai ääniä. Sähkömagneetit ovat erityisen hyödyllisiä sähkömekaanisessa työssä, kuten nostossa, vetämisessä, pyörimisessä tai pitämisessä.
Operaatio
Sähkömagneetit käyttäytyvät samalla tavalla kuin tavalliset magneetit. Heillä on pohjois- ja etelänavat, ja ne noudattavat samoja lakeja. Esimerkiksi niiden pohjoisnavat hylkivät pohjoisnavat muista magneeteista, mutta houkuttelevat etelänavat. Toisin kuin tavalliset magneetit, ne on rakennettu siten, että niiden magneettikenttä on pysyvä, joten se haalistuu, kun sähkö sammutetaan. Ne pystyvät myös kääntämään pohjoisen ja etelän napansa, ominaisuus, jota säännölliset magneetit puuttuvat.
Rakentaminen
Sähkömagneetin peruskomponentit ovat lanka ja virtalähde. Virtalähde voi olla AC (vaihtovirta) tai DC (tasavirta). Lanka voi olla minkä tahansa muotoinen. Magneettikentän voimakkuus riippuu tekijöistä, kuten virran määrästä, langan kelojen määrästä ja materiaalista, josta se on valmistettu. Esimerkiksi suprajohteista valmistetut sähkömagneetit ovat riittävän tehokkaita levittämään Maglev-junia, joita käytetään osissa Eurooppaa ja Aasiaa.
Erityiset sähkömagneettityypit
Solenoidit ovat sähkömagneetteja, jotka ovat kierteen muodossa. Niitä tehdään joskus raudasta niiden sisällä magneettikentän vahvistamiseksi.
Toroidit ovat solenoideja, jotka on taivutettu muodostamaan ympyrä. Niiden magneettikentän viivat muodostavat joukon samankeskisiä ympyröitä.
Muuntajat ovat kaksi solenoidia, joiden sisällä on rautaytimiä, jotka on paritettu yhteen. Ensimmäisen kelan muuttuva virta tuottaa muuttuvan magneettivuon toisessa. Tämä muuttava magneettivuo puolestaan tuottaa sähkömoottorin voiman eli emf: n. Muuntajat toimivat vain vaihtovirralla.
Sähkömoottorit on valmistettu virtaa johtavista keloista, jotka pyörivät magneettikentässä. Silmukat kääntävät säännöllisesti suuntaa. Niitä käytetään muuntamaan sähköenergia mekaaniseksi energiaksi. Sähkögeneraattorit valmistetaan myös magneettikentässä pyörivistä virtaa johtavista keloista, ja ne saavat virtansa mekaanisista energiantuotantolaitteista, kuten kivihiilestä. Niiden tehtävänä on muuntaa mekaaninen energia sähköenergiaksi.
Käyttää
Solenoideja käytetään venttiileinä, kytkiminä, magneettikenttien tuottamiseen suljetuissa tiloissa ja sähkömekaaniseen työhön.
Toroideja käytetään useimmiten ydinmagneettisissa resonanssilaitteissa, tietoturvasovelluksissa ja rikkomattomissa testauksissa.
Muuntajia käytetään ensisijaisesti suurten vaihtojännitteiden muuntamiseen tai muuntamiseen pienemmiksi ja päinvastoin. Niitä löytyy voimajohdoista ja virtalähteistä.
Sähkömoottoreita käytetään laitteiden, kuten autojen, kodinkoneiden, työkalujen ja hiustenkuivaajien virtalähteeseen. Sähkögeneraattorit tuottavat vaihtovirran, jota käytetään rakennusten ja laitteiden virtana.