Kako zgraditi generator elektromagnetnega polja

Elektromagnetni pojavi so povsod, od baterije vašega mobilnega telefona do satelitov, ki podatke pošiljajo nazaj na Zemljo. Opisujete lahko vedenje elektrike skozi elektromagnetna polja, območja okoli predmetov, ki delujejo z električnimi in magnetnimi silami, ki so del iste elektromagnetne sile.

Ker je elektromagnetna sila prisotna v toliko aplikacijah v vsakdanjem življenju, jo lahko celo zgradite z baterijo in drugi predmeti, kot so bakrena žica ali kovinski žeblji, ki ležijo okoli vaše hiše, da sami pokažete te pojave v fiziki.

•••Syed Hussain Ather

• Z bakreno žico in železnim žebljem lahko zgradite preprost generator elektromagnetnega polja (emf). Zavijte jih in jih povežite z elektrodnim tokovnim virom, da prikažete moč električnega polja. Obstaja veliko možnosti za generatorje emf različnih velikosti in moči.

Gradnjagenerator elektromagnetnega polja (emf)zahteva magnetno tuljavo iz bakrene žice (vijačna ali spiralna oblika), kovinski predmet, kot je železni žebelj (za generator žebljev), izolacijska žica in vir napetosti (na primer baterija ali elektrode) za oddajanje električne energije tokovi.

Po želji lahko za opazovanje učinka emf uporabite kovinske sponke za papir ali kompas. Če je kovinski predmet feromagnetni (na primer železo), material, ki ga je mogoče enostavno magnetizirati, bo veliko, veliko bolj učinkovit.

1. Materiale položite na neprevodno površino, kot sta les ali beton.
2. Bakreno žico čim bolj namotajte okoli kovinskega predmeta, dokler ni popolnoma pokrit. Več tuljav, močnejši bo generator polja.
   
3. Bakreno žico zataknite tako, da so njeni majhni deli z glave in koncev kovinskega predmeta.
4. En konec kosa izolirane žice povežite z bakrom, ki štrli iz glave kovinskega predmeta. Drugi konec izolirane žice povežite z enim koncem napetostnega vira na spremenljivem napajalniku.
5. Nato priključite en konec izolirane žice na vir na spremenljivem napajalniku.
6. Postavite nekaj sponk v bližini kovinskega predmeta, ko leži na površini.
7. Nastavite gumb na spremenljivem napajanju na 0 voltov.
8. Priključite napajalnik in ga vklopite.
9. Počasi obrnite gumb za napetost in si oglejte sponke. Videli boste, da se odzovejo na magnetno polje iz kovinskega predmeta, takoj ko je dovolj močno od generatorja nohtov.
10. S kompasom na sredini zabeležite smer elektromagnetnega polja. Igla kompasa se mora poravnati z osjo tuljave, ko tok teče.

Elektromagnetizem, ena od štirih temeljnih naravnih sil, opisuje, kako nastane elektromagnetno polje, ustvarjeno iz toka električnega toka.

Ko skozi žico teče električni tok, se magnetno polje poveča s tuljavami žice. To omogoča, da več toka teče skozi manjšo razdaljo ali po manjših poteh, ki so bližje kovinskemu žeblju. Ko tok teče skozi žico, je elektromagnetno polje krožno okoli žice.

•••Syed Hussain Ather

Ko tok teče skozi žico, lahko s pomočjo desnega pravila prikažete smer magnetnega polja. To pravilo pomeni, da se bodo vaši prsti, če postavite desni palec v smeri toka žice, zvili v smeri magnetnega polja. Ta palčna pravila vam lahko pomagajo zapomniti si smer teh pojavov.

•••Syed Hussain Ather

Pravilo desne roke velja tudi za magnetno obliko toka okoli kovinskega predmeta. Ko tok potuje v zankah okoli žice, ustvari magnetno polje v kovinskem žeblju ali drugem predmetu. To ustvarielektromagnetki moti smer kompasa in lahko vanjo privabi kovinske sponke za papir. Ta vrsta oddajnika elektromagnetnega polja deluje drugače kot trajni magneti.

V nasprotju s trajnimi magneti potrebujejo elektromagneti skozi njih električni tok, da oddajo magnetno polje za svojo uporabo. To omogoča znanstvenikom, inženirjem in drugim strokovnjakom, da jih uporabljajo za široko paleto aplikacij in jih močno nadzirajo.

Magnetno polje za inducirani tok v elektromagnetni obliki elektromagnetnega polja lahko izračunamo kot

v kateriBje magnetno polje v Tesli,μ​_​0​ (izgovarja se "mu nič") je prepustnost prostega prostora (stalna vrednost 1,257 x 10^-6), ​Lje dolžina kovinskega predmeta, vzporednega s poljem innje število zank okoli elektromagneta. Z uporabo Amperejevega zakona

lahko izračunate valutot jaz(v amperih).

Te enačbe so tesno odvisne od geometrije solenoida, saj se žice ovijejo čim bližje kovinskemu žeblju. Upoštevajte, da je smer toka nasprotna toku elektronov. S to pomočjo ugotovite, kako naj se spreminja magnetno polje, in preverite, ali se igla kompasa spremeni, kot bi izračunali ali določili s pomočjo desnega pravila.

•••Syed Hussain Ather

Spremembe Amperejevega zakona so odvisne od geometrije generatorja emf. V primeru toroidnega elektromagneta v obliki krofa polje

zanštevilo zank inrpolmer od središča do središča kovinskih predmetov. Obseg kroga (2 π r)v imenovalcu odraža novo dolžino magnetnega polja, ki ima krožno obliko v celotnem toroidu. Oblike generatorjev emf omogočajo znanstvenikom in inženirjem, da izkoristijo svojo moč.

Toroidne oblike se uporabljajo v transformatorjih, uporabljajo tuljave, navite okoli njih v različnih plasteh, tako da, ko je tok se skozi njega inducira, nastala emf in tok, ki ju ustvari v odgovor, prenaša moč med različnimi tuljave. Oblika mu omogoča uporabo krajših tuljav, ki zmanjšujejo izgube zaradi upora ali izgube zaradi načina navijanja tokov. Zaradi tega so toroidni transformatorji učinkoviti pri uporabi energije.

Elektromagneti se lahko uporabljajo v številnih aplikacijah, od industrijskih strojev, računalniških komponent, superprevodnosti in samih znanstvenih raziskav. Superprevodni materiali pri zelo nizkih temperaturah (blizu 0 Kelvinov) praktično ne dosegajo električne odpornosti, ki bi jo lahko uporabili v znanstveni in medicinski opremi.

Sem spada slikanje z magnetno resonanco (MRI) in pospeševalniki delcev. Solenoidi se uporabljajo za ustvarjanje magnetnih polj v matričnih tiskalnikih, injektorjih za gorivo in industrijskih strojih. Toroidni transformatorji se zlasti uporabljajo v medicinski industriji zaradi svoje učinkovitosti pri ustvarjanju biomedicinskih pripomočkov.

Elektromagneti se uporabljajo tudi v glasbeni opremi, kot so zvočniki in slušalke, močnostni transformatorji, ki povečajo ali zmanjšajo tok napetost vzdolž daljnovodov, indukcijsko ogrevanje za kuhanje in proizvodnjo in celo magnetni separatorji za razvrščanje magnetnih materialov iz odpadkov kovine. Indukcija za ogrevanje in kuhanje je odvisna predvsem od tega, kako elektromotorna sila proizvaja tok kot odziv na spremembo magnetnega polja.

Nazadnje vlaki maglev uporabljajo močno elektromagnetno silo za lebdenje vlaka nad tirom in superprevodni elektromagneti za pospeševanje do visokih hitrosti s hitrimi in učinkovitimi hitrostmi. Poleg te uporabe lahko najdete tudi elektromagnete, ki se uporabljajo v aplikacijah, kot so motorji, transformatorji, slušalke, zvočniki, magnetofoni in pospeševalniki delcev.