Hoe een elektromagnetische veldgenerator te bouwen?

Elektromagnetische verschijnselen zijn overal, van de batterij van uw mobiele telefoon tot de satellieten die gegevens terugsturen naar de aarde. Je kunt het gedrag van elektriciteit beschrijven door middel van elektromagnetische velden, gebieden rond objecten die elektrische en magnetische krachten uitoefenen, die beide deel uitmaken van dezelfde elektromagnetische kracht.

Omdat de elektromagnetische kracht in zoveel toepassingen in het dagelijks leven wordt aangetroffen, kunt u er zelfs een bouwen met een batterij en andere voorwerpen zoals koperdraad of metalen spijkers die rond je huis liggen om deze verschijnselen in de natuurkunde voor jezelf te demonstreren.

•••Syed Hussain Ather

• Je kunt een eenvoudige elektromagnetische veldgenerator (emf) bouwen met koperdraad en een ijzeren spijker. Wikkel ze eromheen en sluit ze aan op een elektrodestroombron om de kracht van het elektrische veld te demonstreren. Er zijn veel mogelijkheden die u kunt maken voor emf-generatoren van verschillende grootte en vermogen.

een gebouw bouwenelektromagnetisch veld (emf) generatorvereist een magneetspoel van koperdraad (een helix of spiraalvorm), een metalen voorwerp zoals een ijzeren spijker (voor een spijkergenerator), isolatiedraad en spanningsbron (zoals een batterij of elektroden) om elektrische energie uit te zenden stromingen.

U kunt optioneel metalen paperclips of een kompas gebruiken om het effect van de emf te observeren. Als het metalen voorwerp ferromagnetisch is (zoals ijzer), een materiaal dat gemakkelijk kan worden gemagnetiseerd, zal het veel, veel effectiever zijn.

1. Plaats de materialen op een niet-geleidende ondergrond zoals hout of beton.
2. Rol de koperdraad zo strak als je kunt rond het metalen voorwerp totdat het volledig bedekt is. Hoe meer spoelen, hoe sterker de veldgenerator zal zijn.
   
3. Knip de koperdraad zo vast dat er kleine delen van de kop en de uiteinden van het metalen voorwerp zijn.
4. Sluit het ene uiteinde van een stuk geïsoleerde draad aan op het koper dat uit de kop van het metalen voorwerp steekt. Sluit het andere uiteinde van de geïsoleerde draad aan op het ene uiteinde van de spanningsbron op de variabele voeding.
5. Sluit vervolgens het ene uiteinde van de geïsoleerde draad aan op de bron op de variabele voeding.
6. Plaats een paar paperclips in de buurt van het metalen voorwerp zoals het op het oppervlak ligt.
7. Zet de draaiknop op de variabele voeding op 0 volt.
8. Steek de stekker in het stopcontact en zet hem aan.
9. Draai de spanningsknop langzaam omhoog en bekijk de paperclips. Je zult zien dat ze reageren op het magnetische veld van het metalen voorwerp zodra het sterk genoeg is van de nagelgenerator.
10. Gebruik een kompas in het midden om de richting van het elektromagnetische veld te noteren. De kompasnaald moet uitgelijnd zijn met de as van de spoel wanneer de stroom vloeit.

Elektromagnetisme, een van de vier fundamentele natuurkrachten, beschrijft hoe een elektromagnetisch veld ontstaat uit de stroom van elektrische stroom.

Wanneer een elektrische stroom door een draad vloeit, neemt het magnetische veld toe met de spoelen van de draad. Hierdoor kan er meer stroom vloeien over een kleinere afstand of in kleinere paden die dichter bij de metalen nagel liggen. Wanneer stroom door een draad vloeit, is het elektromagnetische veld cirkelvormig rond de draad.

•••Syed Hussain Ather

Als er stroom door de draad loopt, kun je de richting van het magnetische veld aantonen met behulp van de rechterhandregel. Deze regel houdt in dat als je je rechterduim in de richting van de stroom van de draad plaatst, je vingers in de richting van het magnetische veld krullen. Deze vuistregels kunnen je helpen herinneren welke richting deze verschijnselen hebben.

•••Syed Hussain Ather

De rechterhandregel is ook van toepassing op de solenoïdevorm van de stroom rond het metalen object. Wanneer stroom in lussen rond de draad loopt, genereert deze een magnetisch veld in de metalen spijker of een ander object. Dit creëert eenelektromagneetdie de kompasrichting verstoort en metalen paperclips kan aantrekken. Dit type elektromagnetische veldzender werkt anders dan permanente magneten.

In tegenstelling tot permanente magneten hebben elektromagneten een elektrische stroom nodig om een ​​magnetisch veld af te geven voor hun gebruik. Hierdoor kunnen wetenschappers, ingenieurs en andere professionals ze gebruiken voor een breed scala aan toepassingen en ze zwaar controleren.

Het magnetische veld voor een geïnduceerde stroom in de solenoïdevorm van de elektromagnetische kan worden berekend als:

waarinBis het magnetische veld in Tesla's,μ​_​0​ (uitgesproken als "mu naught") is de doorlaatbaarheid van vrije ruimte (een constante waarde 1,257 x 10^-6), ​Lis de lengte van een metalen voorwerp evenwijdig aan het veld enneeis het aantal lussen rond de elektromagneet. Met behulp van de wet van Ampere,

je kunt de stroom berekenent ik(in versterkers).

Deze vergelijkingen hangen nauw af van de geometrie van de solenoïde, waarbij de draden zo dicht mogelijk rond de metalen nagel worden gewikkeld. Houd er rekening mee dat de stroomrichting tegengesteld is aan de stroom van elektronen. Gebruik dit om erachter te komen hoe het magnetische veld moet veranderen en kijk of de kompasnaald verandert zoals u zou berekenen of bepalen met behulp van de rechterhandregel.

•••Syed Hussain Ather

Veranderingen in de wet van Ampere zijn afhankelijk van de geometrie van de emf-generator. In het geval van een ringkern, donutvormige elektromagneet, is het veld

voorneeaantal lussen enrstraal van het midden naar het midden van de metalen voorwerpen. De omtrek van een cirkel (2 r)in de noemer weerspiegelt de nieuwe lengte van het magnetische veld dat een cirkelvorm aanneemt door de torus. De vormen van emf-generatoren laten wetenschappers en ingenieurs hun kracht benutten.

Ringkernvormen worden gebruikt in transformatoren en gebruiken de spoelen die eromheen in verschillende lagen zijn gewikkeld, zodat, wanneer een stroom wordt erdoor geïnduceerd, de resulterende emf en stroom die het creëert als reactie, brengt kracht over tussen verschillende wikkelen. Door de vorm kunnen kortere spoelen worden gebruikt die de verliezen tot weerstand of verliezen als gevolg van de manier waarop de stromen worden gewikkeld, verminderen. Dit maakt ringkerntransformatoren efficiënt in hun energiegebruik.

Elektromagneten kunnen variëren in een groot aantal toepassingen van industriële machines, computercomponenten, supergeleiding en wetenschappelijk onderzoek zelf. Supergeleidende materialen bereiken vrijwel geen elektrische weerstand bij zeer lage temperaturen (bijna 0 Kelvin) die kunnen worden gebruikt in wetenschappelijke en medische apparatuur.

Dit omvat magnetische resonantie beeldvorming (MRI) en deeltjesversnellers. Solenoïden worden gebruikt voor het genereren van magnetische velden in dot-matrixprinters, brandstofinjectoren en industriële machines. Met name ringkerntransformatoren hebben ook toepassingen in de medische industrie vanwege hun efficiëntie bij het maken van biomedische apparaten.

Elektromagneten worden ook gebruikt in muziekapparatuur zoals luidsprekers en oortelefoons, stroomtransformatoren die de stroom verhogen of verlagen spanning langs hoogspanningslijnen, inductieverwarming voor koken en productie en zelfs magnetische scheiders om magnetische materialen van schroot te sorteren metaal. Vooral de inductie voor verwarming en koken is afhankelijk van hoe een elektromotorische kracht een stroom produceert als reactie op een verandering in het magnetische veld.

Tot slot gebruiken maglev-treinen een sterke elektromagnetische kracht om een ​​trein boven een spoor te laten zweven en supergeleidende elektromagneten om met hoge, efficiënte snelheden naar hoge snelheden te accelereren. Afgezien van deze toepassingen, kunt u ook elektromagneten vinden die worden gebruikt in toepassingen zoals motoren, transformatoren, hoofdtelefoons, luidsprekers, bandrecorders en deeltjesversnellers.