전자기 현상은 휴대 전화 배터리에서 데이터를 지구로 다시 보내는 위성에 이르기까지 모든 곳에서 발생합니다. 동일한 전자기력의 일부인 전자기장, 전기 및 자기력을 발휘하는 물체 주변 영역을 통해 전기의 동작을 설명 할 수 있습니다.
전자기력은 일상 생활의 많은 응용 분야에서 발견되기 때문에 배터리를 사용하여 만들 수도 있습니다. 구리선이나 금속 못과 같은 다른 물체를 집 주변에 놓아 물리학에서 이러한 현상을 직접 보여줍니다.
•••Syed Hussain Ather
EMF 생성기 구축
팁
구리선과 쇠못을 사용하여 간단한 전자기장 (emf) 발생기를 만들 수 있습니다. 그것들을 감싸고 전극 전류 소스에 연결하여 전기장의 힘을 보여줍니다. 다양한 크기와 전력의 EMF 발생기에 대해 만들 수있는 많은 가능성이 있습니다.
건물전자기장 (emf) 발생기구리선 (나선 또는 나선형 모양)의 솔레노이드 코일, 철 못과 같은 금속 물체 ( 못 발생기), 절연 와이어 및 전압 소스 (예: 배터리 또는 전극) 전류.
선택적으로 금속 종이 클립이나 나침반을 사용하여 emf의 효과를 관찰 할 수 있습니다. 금속 물체가 쉽게 자화 될 수있는 물질 인 철과 같은 강자성이라면 훨씬 더 효과적 일 것입니다.
- 목재 또는 콘크리트와 같은 비전 도성 표면에 재료를 놓습니다.
- 구리선을 금속 물체가 완전히 덮일 때까지 최대한 단단히 감으십시오. 코일이 많을수록 필드 생성기가 더 강해집니다.
- 구리선을 잘라서 금속 물체의 머리와 끝에서 작은 부분이 있도록하십시오.
- 절연 전선의 한쪽 끝을 금속 물체의 머리에서 튀어 나온 구리에 연결하십시오. 절연 전선의 다른 쪽 끝을 가변 전원 공급 장치의 전압 소스 한쪽 끝에 연결합니다.
- 그런 다음 절연 전선의 한쪽 끝을 가변 전원 공급 장치의 소스에 연결하십시오.
- 표면에 놓인 금속 물체 근처에 몇 개의 종이 클립을 놓습니다.
- 가변 전원 공급 장치의 다이얼을 0V로 설정합니다.
- 전원 공급 장치를 꽂고 켭니다.
- 전압 다이얼을 천천히 올리고 종이 클립을보십시오. 손톱 생성기에서 충분히 강해지는 즉시 금속 물체의 자기장에 반응하는 것을 볼 수 있습니다.
- 가운데에 나침반을 사용하여 전자기장의 방향을 기록하십시오. 나침반 바늘은 전류가 흐를 때 코일 축과 정렬되어야합니다.
EMF 발생기의 물리학
자연의 네 가지 기본 힘 중 하나 인 전자기학은 전류의 흐름에서 생성 된 전자기장이 어떻게 발생하는지 설명합니다.
전선을 통해 전류가 흐르면 전선의 코일과 함께 자기장이 증가합니다. 이렇게하면 더 작은 거리 또는 금속 못에 더 가까운 더 작은 경로를 통해 더 많은 전류가 흐를 수 있습니다. 전류가 와이어를 통해 흐를 때 전자기장은 와이어 주위에 원형입니다.
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전류가 와이어를 통해 흐를 때 오른손 법칙을 사용하여 자기장의 방향을 보여줄 수 있습니다. 이 규칙은 전선의 전류 방향으로 오른쪽 엄지 손가락을 대면 손가락이 자기장 방향으로 말릴 것임을 의미합니다. 이러한 경험 법칙은 이러한 현상의 방향을 기억하는 데 도움이 될 수 있습니다.
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오른손 법칙은 금속 물체 주변 전류의 솔레노이드 모양에도 적용됩니다. 전류가 와이어 주위를 루프로 이동하면 금속 못이나 다른 물체에 자기장을 생성합니다. 이것은전자석나침반 방향을 방해하고 금속 종이 클립을 끌어 당길 수 있습니다. 이러한 유형의 전자기장 방출기는 영구 자석과 다르게 작동합니다.
영구 자석과 달리 전자석은 사용을 위해 자기장을 방출하기 위해 전류가 필요합니다. 이를 통해 과학자, 엔지니어 및 기타 전문가는 다양한 애플리케이션에이를 사용하고이를 강력하게 제어 할 수 있습니다.
EMF 발생기의 자기장
전자기의 솔레노이드 형태의 유도 전류에 대한 자기장은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
B = \ mu_0 nL
어느비테슬라의 자기장입니다.μ0 ( "mu naught"로 발음)은 여유 공간의 투과성입니다 (상수 값 1.257 x 10-6), 엘필드에 평행 한 금속 물체의 길이이고엔전자석 주변의 루프 수입니다. 암페어의 법칙을 사용하여,
B = \ frac {\ mu_0 I} {L}
당신은 curren을 계산할 수 있습니다나는(암페어 단위).
이러한 방정식은 와이어가 금속 못을 최대한 가깝게 감싸는 솔레노이드의 형상에 밀접하게 의존합니다. 전류의 방향은 전자의 흐름과 반대임을 명심하십시오. 이를 사용하여 자기장이 어떻게 변해야하는지 파악하고 오른손 법칙을 사용하여 계산하거나 결정할 때 나침반 바늘이 변하는 지 확인합니다.
기타 EMF 발생기
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암페어의 법칙 변경은 emf 생성기의 형상에 따라 다릅니다. 토로 이달, 도넛 모양의 전자석의 경우 필드
B = \ frac {\ mu_0 nI} {2 \ pi r}
...에 대한엔루프 수 및아르 자형금속 물체의 중심에서 중심까지의 반경. 원의 둘레 (2π r)분모는 토 로이드 전체에 걸쳐 원형 모양을 취하는 자기장의 새로운 길이를 반영합니다. EMF 발생기의 모양을 통해 과학자와 엔지니어는 전력을 활용할 수 있습니다.
토로 이달 모양은 변압기에 사용됩니다. 이를 통해 유도되고 그에 따라 생성되는 EMF와 전류는 서로 다른 코일. 이 모양은 더 짧은 코일을 사용하여 전류가 감겨지는 방식으로 인한 저항 손실 또는 손실을 줄입니다. 이것은 토로 이달 변압기가 에너지를 사용하는 방식에서 효율적으로 만듭니다.
전자석 용도
전자석은 산업 기계, 컴퓨터 구성 요소, 초전도 및 과학 연구 자체에서 많은 응용 분야에 사용될 수 있습니다. 초전도 물질은 과학 및 의료 장비에 사용할 수있는 매우 낮은 온도 (0K에 가까운)에서 사실상 전기 저항이 없습니다.
여기에는 자기 공명 영상 (MRI) 및 입자 가속기가 포함됩니다. 솔레노이드는 도트 매트릭스 프린터, 연료 분사 장치 및 산업 기계에서 자기장을 생성하는 데 사용됩니다. 특히 토로 이달 변압기는 의료 산업에서 생체 의료 장치를 만드는 데있어 효율성을 높이기 위해 사용됩니다.
전자석은 스피커 및 이어폰과 같은 음악 장비, 전류를 증가 또는 감소시키는 전력 변압기에도 사용됩니다. 전력선에 따른 전압, 조리 및 제조를위한 유도 가열, 스크랩에서 자성 물질을 분류하기위한 자기 분리기 금속. 특히 가열 및 조리를위한 유도는 자기장의 변화에 반응하여 기전력이 전류를 생성하는 방법에 의존합니다.
마지막으로 자기 부상 열차는 강력한 전자기력을 사용하여 열차를 선로 위로 부상시키고 초전도 전자석을 사용하여 빠르고 효율적인 속도로 고속으로 가속합니다. 이러한 용도 외에도 모터, 변압기, 헤드폰, 라우드 스피커, 테이프 레코더 및 입자 가속기와 같은 응용 분야에서 사용되는 전자석을 찾을 수 있습니다.