Bài báo mô tả nam châm điện là gì, nó được sắp xếp theo nguyên tắc nào và loại nam châm này được sử dụng trong những lĩnh vực nào.
Từ tính
Có lẽ một trong những phản ứng vật lý đơn giản nhưng tuyệt vời nhất là từ tính. Hơn ba nghìn năm trước, nhiều nhà khoa học của Hy Lạp và Trung Quốc cổ đại đã biết những đặc tính bất thường của "đá từ tính".
Trong thời đại của chúng tôi, bạn sẽ không làm bất cứ ai ngạc nhiên với nam châm, ngay cả những nam châm mạnh nhất - dựa trên neodymium. Chúng thường được bán dưới dạng đồ trang sức hoặc có thể được tìm thấy bên trong các thiết bị và cơ chế khác nhau. Tuy nhiên, ít ai biết được tầm quan trọng của từ tính đối với tiến bộ khoa học và công nghệ.
Nhưng vào đầu thế kỷ 19, một thiết bị như nam châm điện đã được tạo ra. Vậy nam châm điện là gì, nó hoạt động như thế nào và được sử dụng ở đâu? Chúng ta sẽ nói về vấn đề này trong bài viết này.
Định nghĩa
Nam châm điện là một thiết bị đặc biệt, hoạt động của nó tạo ra từ trường khi có dòng điện tác dụng vào nó. Thông thường, nam châm điện bao gồm một cuộn dây sơ cấp và một lõi có đặc tính sắt từ.
Dây quấn thường được làm bằng dây đồng hoặc dây nhôm khác nhauđộ dày, nhất thiết phải được phủ bằng vật liệu cách nhiệt. Nhưng cũng có những nam châm điện làm bằng vật liệu siêu dẫn. Bản thân các mạch từ được làm bằng thép, hợp kim sắt-niken hoặc gang. Và để giảm thiểu tổn thất dòng điện xoáy, mạch từ được cấu tạo từ một tập hợp các tấm mỏng. Bây giờ chúng ta biết nam châm điện là gì. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn lịch sử của thiết bị hữu ích này.
Lịch sử
Người tạo ra nam châm điện là William Sturgeon. Chính ông vào năm 1825 đã chế tạo ra nam châm đầu tiên như vậy. Về mặt cấu tạo, thiết bị là một miếng sắt hình trụ xung quanh quấn một sợi dây đồng dày cách điện. Tại thời điểm có dòng điện chạy qua thì thanh kim loại có tính chất của nam châm. Và khi dòng điện bị ngắt, thiết bị ngay lập tức mất hết từ tính. Chính chất lượng này - bật và tắt nếu cần - cho phép sử dụng nam châm điện trong một số lĩnh vực công nghệ và công nghiệp.
Chúng tôi đã xem xét câu hỏi nam châm điện là gì. Bây giờ chúng ta hãy xem xét các loại chính của nó. Chúng được phân chia tùy thuộc vào phương pháp tạo ra từ trường. Nhưng chức năng của chúng vẫn như cũ.
Lượt xem
Nam châm điện có các loại sau:
- DC trung tính. Trong một thiết bị như vậy, từ thông được tạo ra bởi dòng điện một chiều chạy qua cuộn dây. Điều này có nghĩa là lực hấp dẫn của một nam châm điện như vậy chỉ thay đổi phụ thuộc vào độ lớndòng điện, và không phải từ hướng của nó trong cuộn dây.
- Phân cực DC. Hoạt động của một nam châm điện thuộc loại này dựa trên sự hiện diện của hai từ thông độc lập. Nếu chúng ta nói về sự phân cực, thì sự hiện diện của nó thường được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu (trong một số trường hợp hiếm hoi là nam châm điện bổ sung), và nó là cần thiết để tạo ra một lực hấp dẫn khi cuộn dây ở trạng thái tắt. Và hoạt động của một nam châm điện như vậy phụ thuộc vào cường độ và hướng của dòng điện chuyển động trong cuộn dây.
- AC. Trong các thiết bị như vậy, cuộn nam châm điện được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều. Theo đó, với một chu kỳ nhất định, từ thông thay đổi hướng và độ lớn của nó. Và lực hút chỉ thay đổi về độ lớn, đó là lý do tại sao nó "phát xung" từ giá trị nhỏ nhất đến giá trị lớn nhất với tần số gấp đôi tần số của dòng điện nuôi nó.
Chúng ta đã tự làm quen với các loại của chúng. Bây giờ hãy xem xét các ví dụ về việc sử dụng nam châm điện.
Ngành
Có lẽ ai cũng ít nhất một lần nhìn thấy nhiều loại thiết bị như nam châm điện nâng hạ. Đây là một chiếc "bánh kếp" dày có nhiều đường kính khác nhau, có lực hút rất lớn và được sử dụng để chở hàng hóa, sắt vụn và nói chung là bất kỳ kim loại nào khác. Sự tiện lợi của nó nằm ở chỗ chỉ cần tắt nguồn là đủ - và toàn bộ tải ngay lập tức được ngắt và ngược lại. Điều này giúp đơn giản hóa đáng kể quá trình tải và dỡ hàng.
Sức mạnhNhân tiện, nam châm điện được tính theo công thức sau: F=40550 ∙ B ^ 2 ∙ S. Chúng ta hãy xem xét nó chi tiết hơn. Trong trường hợp này, F là lực tính bằng kilogam (cũng có thể được đo bằng Newton), B là giá trị cảm ứng và S là diện tích bề mặt làm việc của thiết bị.
Thuốc
Ngay từ cuối thế kỷ 19, nam châm điện đã được sử dụng trong y học. Một ví dụ như vậy là một thiết bị đặc biệt có thể loại bỏ các dị vật (phoi kim loại, gỉ sét, cặn, v.v.) khỏi mắt.
Và trong thời đại của chúng ta, nam châm điện cũng được sử dụng rộng rãi trong y học, và có lẽ một trong những thiết bị mà ai cũng đã từng nghe đến là máy chụp cộng hưởng từ. Nó hoạt động trên cơ sở cộng hưởng từ hạt nhân, và trên thực tế, là một nam châm điện cực lớn và mạnh mẽ.
Kỹ
Ngoài ra, các nam châm tương tự được sử dụng trong các kỹ thuật và điện tử khác nhau, và trong lĩnh vực nội địa, ví dụ, làm ổ khóa. Những chiếc khóa như vậy rất tiện lợi vì chúng rất nhanh chóng và dễ sử dụng, nhưng đồng thời nó cũng đủ để ngắt nguồn điện của tòa nhà trong trường hợp khẩn cấp - và tất cả chúng sẽ mở ra, rất thuận tiện trong trường hợp hỏa hoạn.
Và tất nhiên, hoạt động của tất cả các rơ le đều dựa trên nguyên tắc điện từ.
Như bạn thấy, đây là một thiết bị rất quan trọng đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ.
