როგორ გავზარდოთ ელექტრომაგნიტის სიმტკიცე

ელექტრომაგნიტები ისევე მუშაობენ, როგორც მუდმივი მაგნიტები. სინამდვილეში, ისინი კიდევ უფრო სასარგებლოა, რადგან მათი ჩართვა და გამორთვა შეგიძლიათ. ელექტრომაგნიტებს ნახავთ მყარ დისკებში, დინამიკებში და დახვეწილ აღჭურვილობაშიც, როგორიცაა MRI აპარატები და CERN– ის Large Hadron Collider, ჟენევაში, შვეიცარია. თქვენ აშკარად უფრო ძლიერი ელექტრომაგნიტი გჭირდებათ ნაწილაკების დამატენიანებლისთვის, ვიდრე სპიკერისთვის, ასე რომ, როგორ ქმნიან მეცნიერები მაგნიტებს იმდენად მძლავრად, რომ ფოკუსირება მოახდინონ ელექტრონების სხივზე? პასუხი ცოტა უფრო რთულია, ვიდრე უბრალოდ მათი გადიდება, თუმცა ეს მისი ნაწილია. თქვენს მიერ გამოყენებული მასალები, თქვენს მიერ გამოყენებული ძაბვა და გარემოს ტემპერატურა მნიშვნელოვანია.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

ელექტრომაგნიტის სიმტკიცის გასაზრდელად შეგიძლიათ გაზარდოთ სიძლიერის დენა და ამის გაკეთება არსებობს რამდენიმე გზით. ასევე შეგიძლიათ გაზარდოთ გრაგნილების რაოდენობა, შეამციროთ გარემოს ტემპერატურა ან შეცვალოთ თქვენი არა მაგნიტური ბირთვი ფერო მაგნიტური მასალით.

დანიელმა მეცნიერმა ჰანს კრისტიან ორსტედმა პირველმა შენიშნა, რომ მავთულხლართამ შეიძლება ახლომდებარე კომპასზე იმოქმედოს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ის წარმოქმნის მაგნიტურ ველს. თუ მავთულხლართს ბირთვის გარშემო დაატრიალებთ, ქმნიან სოლენოიდს, ბირთვის ბოლოები მიიღებენ საპირისპირო პოლარობებს, ისევე როგორც მუდმივ მაგნიტს. ველის სიძლიერე დამოკიდებულია დენის სიდიდეზე, გრაგნილების რაოდენობაზე და ბირთვზე. ეს არის მხოლოდ ის, რაც უნდა გახსოვდეთ, თუ გსურთ მაგნიტი უფრო ძლიერი გახადოთ.

ამპერეს კანონის თანახმად, მაგნიტური ველი დენის გადამტანი მავთულის გარშემო პირდაპირპროპორციულია დენის სიძლიერეზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გაზარდეთ ამჟამინდელი ძალა და გაზრდით მაგნიტურ ველს და ამის გაკეთება არსებობს ერთზე მეტი გზა:

• ძაბვის გაზრდა: ომის კანონი გიჩვენებთ, რომ მიმდინარეობა ძაბვის პროპორციულია, ასე რომ, თუ თქვენს ელექტრომაგნიტს 6 ვოლტიან აკუმულატორზე მუშაობთ, გადადით 12 ვოლტზე. თქვენ ვერ შეინარჩუნებთ ძაბვის გაზრდას განუსაზღვრელი ვადით, რადგან მავთულის წინააღმდეგობა იზრდება ტემპერატურის მატებამდე, სანამ არ მიიღწევა შეზღუდული დენა. ეს შემდეგ ვარიანტამდე მიგიყვანთ.

• ქვედა მავთულის ლიანდაგი: მავთულის წინააღმდეგობა მცირდება კვეთის არეალის გაზრდით, ასე რომ შეამცირეთ მავთულის ლიანდაგი. გაითვალისწინეთ, რომ ლიანდაგის შემცირება მავთულის სისქის გაზრდის სინონიმია. თუ თქვენი სოლენოიდი 16 ლიანდატიანი მავთულით გაქვთ შეფუთული, ჩაანაცვლეთ 14 ლიანდაგით და მაგნიტი უფრო ძლიერი იქნება.

• შეამცირეთ ტემპერატურა: წინააღმდეგობა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ასე რომ, თუ შეგიძლიათ შეინარჩუნოთ მაგნიტი გაყინვის ქვემოთ ტემპერატურა, ეს იქნება უფრო ძლიერი ვიდრე ერთი ოთახის ტემპერატურაზე, თუმცა განსხვავება ალბათ არ იქნება იყავით ბევრი. უკიდურესად დაბალ ტემპერატურაზე, წინააღმდეგობა თითქმის ქრება და მავთულები ხდება სუპერ გამტარობა. ეს ფაქტი საშუალებას აძლევს მეცნიერებს შეიმუშაონ უბერ – მაგნიტური მაგნიტები, მაგალითად CERN– ის.

• გამოიყენეთ მაღალი გამტარობის მქონე მავთული: თქვენ ასევე შეგიძლიათ გაზარდოთ მიმდინარეობა უფრო მაღალი გამტარობის მავთულზე გადასვლით. სპილენძის მავთული, ალბათ, ყველაზე გამტარი მავთულია, რომლის გამოყენებაც შეგიძლიათ, მაგრამ ვერცხლის მავთული კიდევ უფრო გამტარია. გადახდა ვერცხლის მავთულზე, თუ ამის საშუალება გაქვთ და უფრო ძლიერი მაგნიტი გექნებათ.
  

ელექტრომაგნიტის სიძლიერე, აგრეთვე ცნობილი როგორც მისი მაგნიტომოტიური ძალა (mmf), პირდაპირპროპორციულია არა მხოლოდ დენის (I), არამედ სოლენოიდის გარშემო გრაგნილების (n) რაოდენობისა. გრაგნილების რაოდენობის გაზრდა, ალბათ, უმარტივესი გზაა ელექტრომაგნიტის სიმტკიცის გასაზრდელად. Mmf = nI, გრაგნილების რაოდენობის გაორმაგება მაგნიტის სიძლიერეს აორმაგებს. კარგია სადენების ფენებად გადატანა სოლენოიდის ბირთვის გარშემო. მაგნიტური ველი არ მოქმედებს, როდესაც მავთულები ერთმანეთთან კონტაქტში არიან.

თუ გსურთ, შეგიძლიათ გააკეთოთ ელექტრომაგნიტი მავთულხლართების გადასაფარებლად გამოყენებული ქაღალდის პირსახოციდან, მაგრამ თუ ძლიერი მაგნიტი გსურთ, გადაიტანეთ რკინის ბირთვით. რკინა მაგნიტური მასალაა და ის მაგნიტირდება, როდესაც თქვენ ჩართავთ დინებას. სინამდვილეში, ეს გაძლევთ ორ მაგნიტს ერთის ფასად. ფოლადი შეიცავს რკინას, ამიტომ იგი ისევე მოიქცევა, თუმცა არც ისე მკაცრად. კიდევ ორი ​​ფერო მაგნიტური ლითონი, რომელსაც შეიძლება წააწყდეთ, არის ნიკელი და კობალტი.