Ako zostrojiť generátor elektromagnetického poľa

Elektromagnetické javy sú všade od batérie vášho mobilného telefónu až po satelity, ktoré odosielajú dáta späť na Zem. Môžete opísať správanie sa elektriny prostredníctvom elektromagnetických polí, oblastí okolo objektov, ktoré vyvíjajú elektrické a magnetické sily, ktoré sú súčasťou tej istej elektromagnetickej sily.

Pretože elektromagnetická sila sa nachádza v toľkých aplikáciách v každodennom živote, môžete si ju dokonca vytvoriť pomocou batérie a iné predmety, ako napríklad medený drôt alebo kovové nechty, ležiace okolo vášho domu, aby ste sami dokázali tieto javy vo fyzike.

•••Syed Hussain Ather

• Môžete vytvoriť jednoduchý generátor elektromagnetického poľa (emf) pomocou medeného drôtu a železného klinca. Omotajte ich okolo a pripojte k zdroju elektródového prúdu, aby ste demonštrovali silu elektrického poľa. Existuje mnoho možností, ktoré môžete urobiť pre generátory emf s rôznou veľkosťou a výkonom.

Budovagenerátor elektromagnetického poľa (emf)vyžaduje solenoidovú cievku z medeného drôtu (špirálovitý alebo špirálovitý tvar), kovový predmet, napríklad železný klinec (na generátor nechtov), ​​izolačný drôt a zdroj napätia (napríklad batéria alebo elektródy) vyžarujúce elektrický prúd prúdy.

Na pozorovanie účinku emf môžete voliteľne použiť kovové sponky na papier alebo kompas. Ak je kovový predmet feromagnetický (napríklad železo), čo je materiál, ktorý sa dá ľahko magnetizovať, bude to oveľa, oveľa efektívnejšie.

1. Materiály umiestnite na nevodivý povrch, napríklad na drevo alebo betón.
2. Medený drôt naviňte okolo kovového predmetu čo najtesnejšie, až kým nebude úplne zakrytý. Čím viac cievok, tým silnejší bude generátor poľa.
   
3. Medený drôt zacvaknite tak, aby z neho boli malé časti od hlavy a koncov kovového predmetu.
4. Pripojte jeden koniec kúska izolovaného drôtu k medi vyčnievajúcej z hlavy kovového predmetu. Druhý koniec izolovaného drôtu pripojte k jednému koncu zdroja napätia na variabilnom zdroji napájania.
5. Potom pripojte jeden koniec izolovaného drôtu k zdroju na variabilnom zdroji napájania.
6. Umiestnite niekoľko kancelárskych sponiek do blízkosti kovového predmetu, ktorý leží na povrchu.
7. Nastavte číselník na variabilnom zdroji napájania na 0 voltov.
8. Pripojte napájací zdroj a zapnite ho.
9. Pomaly otočte volič napätia a sledujte kancelárske spinky. Uvidíte, ako reagujú na magnetické pole z kovového predmetu, akonáhle je dostatočne silné z generátora nechtov.
10. Pomocou kompasu v strede zaznamenajte smer elektromagnetického poľa. Keď prúd tečie, ihla kompasu by sa mala vyrovnať s osou cievky.

Elektromagnetizmus, jedna zo štyroch základných síl prírody, popisuje, ako vzniká elektromagnetické pole vytvorené tokom elektrického prúdu.

Keď elektrický prúd preteká drôtom, magnetické pole sa zvyšuje s cievkami drôtu. Toto umožňuje prúdenie väčšieho množstva prúdu na menšiu vzdialenosť alebo na menšie cesty, ktoré sú bližšie ku kovovému klincu. Keď prúd preteká drôtom, elektromagnetické pole je okolo drôtu kruhové.

•••Syed Hussain Ather

Keď vodičom preteká prúd, môžete podľa pravidla pravej ruky demonštrovať smer magnetického poľa. Toto pravidlo znamená, že ak položíte pravý palec v smere prúdu drôtu, vaše prsty sa budú krútiť v smere magnetického poľa. Tieto základné pravidlá vám môžu pomôcť spomenúť si, akým smerom sa tieto javy majú uberať.

•••Syed Hussain Ather

Pravidlo pravej ruky platí aj pre solenoidový tvar prúdu okolo kovového predmetu. Keď prúd prúdi v slučkách okolo drôtu, vytvára magnetické pole v kovovom klinci alebo inom predmete. Takto sa vytvoríelektromagnetktorý zasahuje do smeru kompasu a môže k nemu priťahovať kovové sponky na papier. Tento typ vysielača elektromagnetického poľa funguje odlišne od permanentných magnetov.

Na rozdiel od permanentných magnetov, elektromagnety potrebujú cez ne elektrický prúd, aby pre svoje použitie vydávali magnetické pole. To umožňuje vedcom, inžinierom a ďalším odborníkom používať ich pre širokú škálu aplikácií a výrazne ich ovládať.

Magnetické pole pre indukovaný prúd v elektromagnetickom tvare elektromagnetického poľa je možné vypočítať ako

v ktoromBje magnetické pole v Teslase,μ​_​0​ (vyslovuje sa „mu nič“) je priepustnosť voľného priestoru (konštantná hodnota 1,257 x 10^-6), ​Ľje dĺžka kovového predmetu rovnobežná s poľom anje počet slučiek okolo elektromagnetu. Pomocou Ampérovho zákona,

môžete vypočítať current ja(v ampéroch).

Tieto rovnice úzko závisia od geometrie solenoidu s vodičmi omotanými čo najbližšie okolo kovového klinca. Majte na pamäti, že smer prúdu je opačný k toku elektrónov. Pomocou toho zistíte, ako by sa malo magnetické pole meniť, a uvidíte, či sa ihla kompasu zmení tak, ako by ste to vypočítali alebo určili pomocou pravidla pravej ruky.

•••Syed Hussain Ather

Zmeny Ampérovho zákona závisia od geometrie generátora emf. V prípade toroidného elektromagnetu tvaru koblihy poľa

prenpočet slučiek arpolomer od stredu do stredu kovových predmetov. Obvod kruhu (2 π r)v menovateli odráža novú dĺžku magnetického poľa, ktoré má v celom toroide kruhový tvar. Tvary generátorov emf umožňujú vedcom a inžinierom využiť svoju silu.

Toroidné tvary sa používajú v transformátoroch, ktoré využívajú cievky navinuté okolo nich v rôznych vrstvách tak, že keď sú v prúde je ním indukovaný, výsledný emf a prúd, ktorý vytvára v reakcii, prenáša energiu medzi rôznymi cievky. Tvar umožňuje používať kratšie cievky, ktoré znižujú straty odolnosti alebo straty v dôsledku spôsobu navíjania prúdov. Vďaka tomu sú toroidné transformátory účinné pri využívaní energie.

Elektromagnety sa môžu pohybovať vo veľkom množstve aplikácií od priemyselných strojov, počítačových komponentov, supravodivosti a samotného vedeckého výskumu. Supravodivé materiály nedosahujú pri veľmi nízkych teplotách (takmer 0 Kelvinov) prakticky žiadny elektrický odpor, ktorý by sa mohol použiť vo vedeckých a lekárskych zariadeniach.

Patrí sem magnetická rezonancia (MRI) a urýchľovače častíc. Solenoidy sa používajú na generovanie magnetického poľa v ihličkových tlačiarňach, vstrekovačoch paliva a priemyselných strojoch. Obzvlášť toroidné transformátory majú využitie v lekárskom priemysle na svoju účinnosť pri vytváraní biomedicínskych prístrojov.

Elektromagnety sa používajú aj v hudobných zariadeniach, ako sú reproduktory a slúchadlá, silové transformátory, ktoré zvyšujú alebo znižujú prúd napätie pozdĺž elektrického vedenia, indukčný ohrev na varenie a výrobu a dokonca aj magnetické separátory na triedenie magnetických materiálov od šrotu kov. Najmä indukcia pre ohrev a varenie závisí od toho, ako elektromotorická sila vytvára prúd v reakcii na zmenu magnetického poľa.

Napokon vlaky maglev používajú silnú elektromagnetickú silu na levitáciu vlaku nad koľajiskom a supravodivé elektromagnety na zrýchlenie na vysokú rýchlosť rýchlymi a efektívnymi rýchlosťami. Okrem týchto použití nájdete aj elektromagnety používané v aplikáciách, ako sú motory, transformátory, slúchadlá, reproduktory, magnetofóny a urýchľovače častíc.