Gli elettromagneti producono lo stesso tipo di campo magnetico di un magnete permanente, ma il campo esiste solo quando viene applicata una corrente elettrica all'elettromagnete. La maggior parte degli elettrodomestici sono caricati con elettromagneti sotto forma di solenoidi, così come motori, che scattano e ronzano mentre gli elettrodomestici fanno il loro lavoro. Puoi sentire questi sistemi funzionare quando un apparecchio passa attraverso il suo ciclo automatizzato, controllando componenti come relè e pompe.
Come funzionano i solenoidi
Quando un filo trasporta una corrente elettrica, si forma un campo magnetico attorno al filo, come un hula hoop intorno alla vita. Il campo si inverte quando la corrente si inverte. Quando il filo viene trasformato in una bobina, i campi di tutte le spire si sommano per formare un unico grande campo magnetico combinato. Questa bobina carica è chiamata "solenoide", sebbene di solito il solenoide si riferisca a una parte meccanica che ha un tale filo a spirale.
Quando un nucleo di ferro si trova all'interno della bobina di filo, il campo magnetico della bobina allinea gli elettroni rotanti degli atomi di ferro, aumentando notevolmente la forza del campo. Quando il nucleo stesso è un magnete permanente, il campo della bobina può attrarlo o respingerlo, a seconda della direzione della corrente nella bobina.
Compiti comuni eseguiti dai solenoidi
I solenoidi possono rilasciare i fermi, consentendo l'apertura di meccanismi a molla; per esempio, quando spingi verso il basso la leva di un tostapane, stai comprimendo una molla. Per espellere automaticamente il toast, un solenoide rilascia il fermo e il toast si apre grazie all'energia immagazzinata dalla molla. I solenoidi azionano le valvole dell'acqua nelle lavastoviglie e nelle lavatrici; spesso si sente un clic un attimo prima che l'acqua inizi o si fermi.
I solenoidi sono un componente dei relè, che sono interruttori elettrici. Ad esempio, premendo un pulsante di avvio su un apparecchio si invia una corrente elettrica a uno o più solenoidi, che lanciano relè dalle posizioni off ("aperto") a on ("chiuso"), per alimentare i sistemi nel apparecchio. Spesso il relè è caricato a molla per tornare in posizione aperta quando viene interrotta la corrente al solenoide.
Come funzionano i motori elettrici
I motori elettrici applicano il principio di un solenoide, tranne per il fatto che è la bobina che si muove, avvolta attorno a un'armatura rotante e circondata da magneti all'interno del motore. Alcuni motori, solitamente piccoli quelli a corrente continua negli apparecchi alimentati a batteria, utilizzano magneti permanenti. I motori a corrente alternata più grandi per lavori più pesanti utilizzano solo elettromagneti.
L'Edison Tech Center descrive diversi progetti di motori elettrici e i loro vantaggi per varie applicazioni. Alcuni forniscono molta coppia all'avvio, alcuni girano ad alte velocità e alcuni girano a velocità determinate con precisione, per applicazioni come le unità disco.
Attività di elettrodomestici eseguite da motori elettrici
I motori elettrici utilizzano elettromagneti per alimentare ogni elettrodomestico dotato di parti rotanti. Forniscono il servizio dal frigorifero e dal robot da cucina al microonde e allo smaltimento dei rifiuti. Un tipico aspirapolvere ha un motore per creare l'aspirazione e un altro per far funzionare una spazzola per tappeti. Poiché i motori elettrici assorbono grandi quantità di energia, sono commutati da relè in modo che gli effettivi interruttori On/Off che utilizzi non debbano condurre tutta la potenza richiesta dai motori.