Der Artikel beschreibt, was ein Elektromagnet ist, nach welchem Prinzip er aufgebaut ist und in welchen Bereichen dieser Magnettyp verwendet wird.
Magnetismus
Wahrscheinlich ist Magnetismus eine der erstaunlichsten und doch einfachsten physikalischen Reaktionen. Vor mehr als dreitausend Jahren kannten viele Wissenschaftler des antiken Griechenlands und Chinas die ungewöhnlichen Eigenschaften von „magnetischen Steinen“.
In unserer Zeit werden Sie niemanden mit Magneten überraschen, auch nicht mit den stärksten - auf Basis von Neodym. Sie werden oft als Schmuck verkauft oder sind in verschiedenen Geräten und Mechanismen zu finden. Allerdings wissen nur wenige Menschen, wie wichtig Magnetismus für den wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt ist.
Aber zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde ein solches Gerät wie ein Elektromagnet geschaffen. Was ist also ein Elektromagnet, wie funktioniert er und wo wird er eingesetzt? Darüber werden wir in diesem Artikel sprechen.
Definition
Ein Elektromagnet ist ein spezielles Gerät, dessen Betrieb ein Magnetfeld erzeugt, wenn ein elektrischer Strom daran angelegt wird. Meistens bestehen Elektromagnete aus einer Primärwicklung und einem Kern, der ferromagnetische Eigenschaften hat.
Die Wicklung besteht normalerweise aus verschiedenen Kupfer- oder AluminiumdrähtenDicke, unbedingt mit Isolierung bedeckt. Es gibt aber auch Elektromagnete aus supraleitenden Materialien. Die Magnetkreise selbst bestehen aus Stahl, Eisen-Nickel-Legierungen oder Gusseisen. Und um Wirbelstromverluste zu minimieren, bestehen Magnetkreise strukturell aus einem ganzen Satz dünner Bleche. Jetzt wissen wir, was ein Elektromagnet ist. Werfen wir einen genaueren Blick auf die Geschichte dieses nützlichen Geräts.
Verlauf
Der Schöpfer des Elektromagneten ist William Sturgeon. Er war es, der 1825 den ersten solchen Magneten herstellte. Strukturell war das Gerät ein zylindrisches Stück Eisen, um das ein dicker isolierter Kupferdraht gewickelt war. In dem Moment, in dem ein elektrischer Strom durch ihn geleitet wird, nimmt der Metallstab die Eigenschaften eines Magneten an. Und als der Stromfluss unterbrochen wurde, verlor das Gerät sofort jeglichen Magnetismus. Es ist diese Eigenschaft - bei Bedarf ein- und auszusch alten - die den Einsatz von Elektromagneten in einer Reihe von technologischen und industriellen Bereichen ermöglicht.
Wir haben uns mit der Frage befasst, was ein Elektromagnet ist. Schauen wir uns nun die Haupttypen an. Sie werden je nach Methode zur Erzeugung eines Magnetfelds unterteilt. Aber ihre Funktion bleibt die gleiche.
Aufrufe
Elektromagnete sind von folgenden Typen:
- Neutral DC. In einer solchen Vorrichtung wird der magnetische Fluss mittels eines elektrischen Gleichstroms erzeugt, der durch die Wicklung geleitet wird. Das bedeutet, dass die Anziehungskraft eines solchen Elektromagneten nur in Abhängigkeit von der Größe variiertStrom, und nicht aus seiner Richtung in der Wicklung.
- Polarisierter Gleichstrom. Die Wirkung eines solchen Elektromagneten beruht auf dem Vorhandensein zweier unabhängiger Magnetflüsse. Wenn wir von Polarisierung sprechen, dann wird ihre Anwesenheit normalerweise durch Permanentmagnete (in seltenen Fällen zusätzliche Elektromagnete) erzeugt, und sie wird benötigt, um eine Anziehungskraft zu erzeugen, wenn die Wicklung ausgesch altet ist. Und die Wirkung eines solchen Elektromagneten hängt von der Größe und Richtung des elektrischen Stroms ab, der sich in der Wicklung bewegt.
- AC. Bei solchen Geräten wird die Elektromagnetspule mit Wechselstrom betrieben. Dementsprechend ändert der magnetische Fluss mit einer gewissen Periodizität seine Richtung und Größe. Und die Anziehungskraft variiert nur in der Größe, weshalb sie von einem minimalen zu einem maximalen Wert mit einer Frequenz „pulsiert“, die doppelt so hoch ist wie die Frequenz des elektrischen Stroms, der sie speist.
Wir haben uns bereits damit vertraut gemacht, welche Arten von ihnen sind. Betrachten Sie nun Beispiele für die Verwendung von Elektromagneten.
Branche
Wahrscheinlich hat jeder mindestens einmal ein solches Gerät als Hebe-Elektromagnet gesehen. Dies ist ein dicker "Pfannkuchen" mit verschiedenen Durchmessern, der eine enorme Anziehungskraft hat und zum Transport von Fracht, Altmetall und im Allgemeinen jedem anderen Metall verwendet wird. Sein Komfort liegt in der Tatsache, dass es ausreicht, den Strom abzusch alten - und die gesamte Ladung sofort abgehängt wird und umgekehrt. Dies vereinfacht den Vorgang des Be- und Entladens erheblich.
StärkeElektromagnet berechnet sich übrigens nach folgender Formel: F=40550∙B^2∙S. Betrachten wir es genauer. Dabei ist F die Kraft in Kilogramm (kann auch in Newton gemessen werden), B der Induktionswert und S die Wirkfläche des Gerätes.
Medizin
Bereits Ende des 19. Jahrhunderts wurden Elektromagnete in der Medizin eingesetzt. Ein solches Beispiel ist ein spezieller Apparat, der Fremdkörper (Metallspäne, Rost, Zunder usw.) aus dem Auge entfernen könnte.
Und in unserer Zeit sind Elektromagnete auch in der Medizin weit verbreitet, und wahrscheinlich ist eines dieser Geräte, von denen jeder gehört hat, MRT. Es funktioniert auf der Grundlage der magnetischen Kernresonanz und ist tatsächlich ein riesiger und starker Elektromagnet.
Technik
Außerdem werden ähnliche Magnete in verschiedenen Techniken und der Elektronik sowie im häuslichen Bereich beispielsweise als Schlösser verwendet. Solche Schlösser sind praktisch, weil sie sehr schnell und einfach zu bedienen sind, aber gleichzeitig reicht es aus, das Gebäude im Notfall stromlos zu machen - und alle öffnen sich, was im Brandfall sehr praktisch ist.
Und natürlich basiert die Funktion aller Relais auf den Prinzipien des Elektromagnetismus.
Wie Sie sehen können, ist dies ein sehr wichtiges Gerät, das in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technologie Anwendung gefunden hat.
