Elektromagnesy wytwarzają ten sam rodzaj pola magnetycznego, co magnes trwały, ale pole to istnieje tylko wtedy, gdy do elektromagnesu zostanie przyłożony prąd elektryczny. Większość urządzeń domowych jest obciążona elektromagnesami w postaci elektromagnesów, a także silnikami, które klikają i brzęczą, gdy urządzenia wykonują swoją pracę. Możesz usłyszeć, jak działają te systemy, gdy urządzenie przechodzi przez swój zautomatyzowany cykl, kontrolując komponenty, takie jak przekaźniki i pompy.
Jak działają solenoidy
Kiedy drut przewodzi prąd elektryczny, wokół niego tworzy się pole magnetyczne, jak hula-hoop wokół talii. Pole odwraca się, gdy prąd się odwraca. Kiedy drut zamienia się w cewkę, pola wszystkich zwojów sumują się, tworząc jedno duże, połączone pole magnetyczne. Ta naładowana cewka nazywana jest „solenoidem”, chociaż zwykle solenoid odnosi się do części mechanicznej, która ma taki zwinięty drut.
Gdy żelazny rdzeń znajduje się wewnątrz cewki z drutu, pole magnetyczne cewki wyrównuje wirujące elektrony atomów żelaza, znacznie zwiększając siłę pola. Gdy sam rdzeń jest magnesem trwałym, pole cewki może go przyciągać lub odpychać, w zależności od kierunku prądu w cewce.
Typowe zadania wykonywane przez solenoidy
Solenoidy mogą zwalniać zatrzaski, umożliwiając otwieranie mechanizmów sprężynowych; na przykład, gdy naciskasz dźwignię tostera w dół, ściskasz sprężynę. Aby automatycznie wysunąć toast, elektromagnes zwalnia zatrzask, a tost wyskakuje na zmagazynowanej energii sprężyny. Solenoidy sterują zaworami wodnymi w zmywarkach i pralkach; często można usłyszeć kliknięcie na chwilę przed uruchomieniem lub zatrzymaniem wody.
Solenoidy są elementem przekaźników, które są przełącznikami elektrycznymi. Na przykład naciśnięcie przycisku Start na urządzeniu wysyła prąd elektryczny do jednego lub więcej elektromagnesów, które przerzucają przekaźniki z pozycji wyłączonej („otwartej”) do włączonej („zamkniętej”), do systemów zasilania w urządzenie. Często przekaźnik jest obciążony sprężyną, aby powrócić do pozycji otwartej, gdy prąd do cewki zostanie odcięty.
Jak działają silniki elektryczne
Silniki elektryczne działają na zasadzie solenoidu, z wyjątkiem tego, że porusza się cewka, owinięta wokół wirującego twornika i otoczona magnesami wewnątrz silnika. Niektóre silniki, zwykle małe, prądu stałego w urządzeniach zasilanych bateryjnie, wykorzystują magnesy trwałe. Większe silniki prądu przemiennego do cięższych prac wykorzystują wyłącznie elektromagnesy.
Edison Tech Center opisuje kilka konstrukcji silników elektrycznych i ich zalety w różnych zastosowaniach. Niektóre zapewniają duży moment obrotowy podczas rozruchu, niektóre obracają się z dużą prędkością, a niektóre obracają się z precyzyjnie określoną prędkością, do zastosowań takich jak napędy dysków.
Zadania sprzętu gospodarstwa domowego wykonywane przez silniki elektryczne
Silniki elektryczne wykorzystują elektromagnesy do zasilania każdego urządzenia gospodarstwa domowego, które ma obracające się części. Zapewniają obsługę od lodówki i robota kuchennego po kuchenkę mikrofalową i wywóz śmieci. Typowy odkurzacz ma jeden silnik do wytwarzania ssania, a drugi do szczotkowania dywanów. Ponieważ silniki elektryczne pobierają duże ilości energii, są one przełączane przez przekaźniki, więc rzeczywiste przełączniki włączania/wyłączania, których używasz, nie muszą przewodzić całej mocy wymaganej przez silniki.