Fenomena elektromagnetik ada di mana-mana, mulai dari baterai ponsel Anda hingga satelit yang mengirim data kembali ke Bumi. Anda dapat menggambarkan perilaku listrik melalui medan elektromagnetik, daerah di sekitar benda yang mengerahkan gaya listrik dan magnet, yang keduanya merupakan bagian dari gaya elektromagnetik yang sama.
Karena gaya elektromagnetik ditemukan di banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, Anda bahkan dapat membuatnya menggunakan baterai dan benda lain seperti kawat tembaga atau paku logam tergeletak di sekitar rumah Anda untuk menunjukkan fenomena ini dalam fisika untuk diri sendiri.
•••Syed Hussain Ather
Bangun Generator EMF
Tips
Anda dapat membangun generator medan elektromagnetik (ggl) sederhana menggunakan kawat tembaga dan paku besi. Bungkus mereka dan hubungkan ke sumber arus elektroda untuk menunjukkan kekuatan medan listrik. Ada banyak kemungkinan yang dapat Anda buat untuk generator ggl dengan berbagai ukuran dan daya.
Membangun dangenerator medan elektromagnetik (ggl)
membutuhkan kumparan solenoida kawat tembaga (bentuk heliks atau spiral), benda logam seperti paku besi (untuk generator paku), kawat isolasi dan sumber tegangan (seperti baterai atau elektroda) untuk memancarkan listrik arus.Anda dapat secara opsional menggunakan klip kertas logam atau kompas untuk mengamati efek ggl. Jika benda logam bersifat feromagnetik (seperti besi), bahan yang mudah dimagnetisasi, itu akan jauh lebih efektif.
- Tempatkan bahan pada permukaan nonkonduktor seperti kayu atau beton.
- Gulung kawat tembaga sekencang mungkin di sekitar benda logam sampai benar-benar tertutup. Semakin banyak kumparan, semakin kuat generator medan.
- Jepit kawat tembaga sehingga ada bagian kecil dari kepala dan ujung benda logam.
- Hubungkan salah satu ujung seutas kawat berinsulasi ke tembaga yang menonjol dari kepala benda logam. Hubungkan ujung lain dari kabel berinsulasi ke salah satu ujung sumber tegangan pada catu daya variabel.
- Kemudian, sambungkan salah satu ujung kabel berinsulasi ke sumber pada catu daya variabel.
- Tempatkan beberapa klip kertas di dekat benda logam karena terletak di permukaan.
- Atur dial pada catu daya variabel ke 0 volt.
- Pasang catu daya dan hidupkan.
- Perlahan-lahan putar dial tegangan dan perhatikan klip kertas. Anda akan melihat mereka bereaksi terhadap medan magnet dari benda logam segera setelah cukup kuat dari generator paku.
- Gunakan kompas di tengah untuk mencatat arah medan elektromagnetik. Jarum kompas harus sejajar dengan sumbu kumparan saat arus mengalir.
Fisika generator EMF
Elektromagnetisme, salah satu dari empat gaya fundamental alam, menjelaskan bagaimana medan elektromagnetik yang tercipta dari aliran arus listrik muncul.
Ketika arus listrik mengalir melalui kawat, medan magnet meningkat dengan kumparan kawat. Ini memungkinkan lebih banyak arus mengalir melalui jarak yang lebih kecil atau di jalur yang lebih kecil yang lebih dekat ke paku logam. Ketika arus mengalir melalui kawat, medan elektromagnetik melingkar di sekitar kawat.
•••Syed Hussain Ather
Ketika arus mengalir melalui kawat, Anda dapat menunjukkan arah medan magnet menggunakan aturan tangan kanan. Aturan ini berarti bahwa, jika Anda meletakkan ibu jari kanan ke arah arus kawat, jari-jari Anda akan melengkung ke arah medan magnet. Aturan praktis ini dapat membantu Anda mengingat arah fenomena ini.
•••Syed Hussain Ather
Aturan tangan kanan juga berlaku untuk bentuk solenoida arus di sekitar benda logam. Ketika arus mengalir dalam loop di sekitar kawat, itu menghasilkan medan magnet di paku logam atau benda lain. Ini menciptakan sebuahelektromagnetyang mengganggu arah kompas dan dapat menarik klip kertas logam ke sana. Jenis pemancar medan elektromagnetik ini bekerja secara berbeda dari magnet permanen.
Tidak seperti magnet permanen, elektromagnet membutuhkan arus listrik melalui mereka untuk mengeluarkan medan magnet untuk penggunaannya. Hal ini memungkinkan ilmuwan, insinyur, dan profesional lainnya untuk menggunakannya untuk beragam aplikasi dan sangat mengontrolnya.
Medan Magnet Generator EMF
Medan magnet untuk arus induksi dalam bentuk solenoida elektromagnetik dapat dihitung sebagai:
B=\mu_0 nL
di manaBadalah medan magnet di Teslas,μ0 (diucapkan "mu sia-sia") adalah permeabilitas ruang bebas (nilai konstan 1,257 x 10-6), Ladalah panjang benda logam yang sejajar dengan medan dantidakadalah jumlah loop di sekitar elektromagnet. Menggunakan Hukum Ampere,
B=\frac{\mu_0 I}{L}
Anda dapat menghitung arust saya(dalam ampere).
Persamaan ini sangat bergantung pada geometri solenoida dengan kabel yang melilit sedekat mungkin di sekitar paku logam. Perlu diingat arah arus berlawanan dengan aliran elektron. Gunakan ini untuk mengetahui bagaimana medan magnet harus berubah dan lihat apakah jarum kompas berubah seperti yang Anda hitung atau tentukan menggunakan aturan tangan kanan.
Generator EMF lainnya
•••Syed Hussain Ather
Perubahan Hukum Ampere tergantung pada geometri generator ggl. Dalam kasus elektromagnet toroidal berbentuk donat, medan
B=\frac{\mu_0 nI}{2\pi r}
untuktidakjumlah loop danrradius dari pusat ke pusat benda logam. Keliling lingkaran (2 r)dalam penyebut mencerminkan panjang baru medan magnet yang berbentuk lingkaran di seluruh toroida. Bentuk generator ggl memungkinkan para ilmuwan dan insinyur memanfaatkan kekuatan mereka.
Bentuk toroidal yang digunakan dalam transformator menggunakan kumparan yang dililitkan di sekelilingnya dalam lapisan yang berbeda sehingga, ketika arus diinduksi melaluinya, ggl dan arus yang dihasilkan yang dihasilkannya sebagai respons mentransfer daya antara. yang berbeda gulungan. Bentuknya memungkinkannya menggunakan kumparan yang lebih pendek yang mengurangi kerugian pada resistansi atau kerugian karena cara arus dililitkan. Hal ini membuat trafo toroidal efisien dalam menggunakan energi.
Penggunaan Elektromagnetmagnet
Elektromagnet dapat digunakan dalam banyak aplikasi mulai dari mesin industri, komponen komputer, superkonduktivitas, dan penelitian ilmiah itu sendiri. Bahan superkonduktif hampir tidak mencapai hambatan listrik pada suhu yang sangat rendah (mendekati 0 Kelvin) yang dapat digunakan dalam peralatan ilmiah dan medis.
Ini termasuk magnetic resonance imaging (MRI) dan akselerator partikel. Solenoid digunakan untuk menghasilkan medan magnet pada printer dot matrix, injektor bahan bakar, dan mesin industri. Transformator toroidal khususnya juga memiliki kegunaan dalam industri medis untuk efisiensi mereka dalam menciptakan perangkat biomedis.
Elektromagnet juga digunakan pada peralatan musik seperti speaker dan earphone, transformator daya yang menambah atau mengurangi arus tegangan di sepanjang saluran listrik, pemanas induksi untuk memasak dan manufaktur dan bahkan pemisah magnetik untuk menyortir bahan magnetik dari sisa from logam. Induksi untuk pemanasan dan memasak khususnya bergantung pada bagaimana gaya gerak listrik menghasilkan arus sebagai respons terhadap perubahan medan magnet.
Terakhir, kereta maglev menggunakan gaya elektromagnetik yang kuat untuk melayang kereta di atas rel dan elektromagnet superkonduktor untuk berakselerasi ke kecepatan tinggi dengan kecepatan yang cepat dan efisien. Selain kegunaan ini, Anda juga dapat menemukan elektromagnet yang digunakan dalam aplikasi seperti motor, transformer, headphone, pengeras suara, tape recorder, dan akselerator partikel.