Composizione elettromagnet, parti, come funziona e applicazioni

UN elettromagnete È un dispositivo che produce magnetismo dalla corrente elettrica. Se la corrente elettrica cessa, anche il campo magnetico scompare. Nel 1820 fu scoperto che una corrente elettrica produce nel suo ambiente un campo magnetico. Quattro anni dopo il primo elettromagnet fu inventato e costruito.

Il primo elettromagnete consisteva in un ferro a ferro di ferro dipinto con vernice isolante, e su di esso diciotto diciotto rotazione di filo di rame senza filo isolante elettrico erano sopraffatti.

Figura 1. Elettromagnete. Fonte: Pixabay

I moderni elettromagneti possono avere modi vari a seconda dell'uso finale che verrà dato loro; Ed è il cavo che è isolato con vernice e non il nucleo di ferro. La forma più comune del nucleo di ferro è cilindrica, su cui viene arrotolato il filo di rame isolato.

Un elettromagnete può essere fatto solo con l'embopino che produce un campo magnetico, ma il nucleo di ferro moltiplica l'intensità del campo.

Quando la corrente elettrica passa attraverso l'avvolgimento di un elettromagnete, il nucleo di ferro è magnetiza. Cioè, i momenti magnetici intrinseci del materiale sono allineati e aggiunti intensificando il campo magnetico totale.

Il magnetismo in quanto tale è noto almeno da 600 a.C., Quando i Tales de Mileto greci parlano in dettaglio del magnete. La magnetite, un minerale di ferro, produce magnetismo in modo naturale e permanente.

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Vantaggi di elettromagneti

Un indubbio vantaggio degli elettromagneti è che il campo magnetico può essere stabilito, aumentato o rimosso attraverso il controllo della corrente elettrica. Quando si producono magneti permanenti, sono necessarie elettromagine. 

Ora, perché accade questo? La risposta è che il magnetismo è intrinseco alla materia e all'elettricità, ma entrambi i fenomeni si manifestano solo in determinate condizioni.

Tuttavia, si può dire che la fonte del campo magnetico è i carichi elettrici in movimento o la corrente elettrica. All'interno della questione, a livello atomico e molecolare, vengono prodotte queste correnti che producono campi magnetici in tutte le direzioni che si annullano a vicenda. Ecco perché i materiali normalmente non mostrano il magnetismo.

Il modo migliore per spiegarlo è pensare che piccoli momenti magnetici (momenti magnetici) che indicano in tutte le direzioni siano alloggiati all'interno del soggetto, in modo che il loro effetto macroscopico venga cancellato.

Nei materiali ferromagnetici, i momenti magnetici possono allineare e formare regioni chiamate Domini magnetici. Quando viene applicato un campo esterno, questi domini sono allineati.

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Quando il campo esterno viene rimosso, questi domini non tornano alla loro posizione casuale originale, ma rimangono parzialmente allineati. In questo modo il materiale è magnetizzato e forma un magnete permanente.

Composizione e parti di un elettromagnete

Un elettromagnete è composto da:

- Un avvolgimento del cavo isolato con vernice.

- Un nucleo di ferro (opzionale).

- Una fonte corrente, che può essere continua o alternativa.

figura 2. Parti di un elettromagnete. Fonte: sé realizzato.

L'avvolgimento è il conducente che passa la corrente prodotta dal campo magnetico ed è iscritto sotto forma di una molla.

Nell'avvolgimento, le curve o le curve sono generalmente molto insieme. Ecco perché è estremamente importante che il cavo con cui viene eseguita l'avvolgimento abbia un isolante elettrico, che si ottiene con una vernice speciale. Lo scopo del vanshing è che anche quando le curve sono raggruppate e toccano l'una con l'altra, rimangono elettricamente isolate e la corrente seguono il loro percorso a spirale.

Maggiore è lo spessore del driver di avvolgimento, maggiore è l'intensità di corrente supporterà il cavo, ma limita il numero totale di giri che possono essere sopraffatti. È per questo motivo che molte bobine elettromagnete usano un cavo sottile.

Il campo magnetico prodotto sarà proporzionale alla corrente che passa attraverso il conducente avvolgente e anche proporzionale alla densità di fuoco. Ciò significa che più giri per unità di lunghezza sono posizionate, maggiore è l'intensità del campo.

Più sono serrate le spese dell'avvolgimento, maggiore è il numero che si adatta a una determinata lunghezza, aumentando la sua densità e quindi il campo risultante. Questo è un altro dei motivi per cui gli elettromagneti utilizzano un cavo isolato con vernice anziché plastica o altro materiale, che aggiungerebbe spessore.

Solenoide

In un solenoide cilindrico o elettrimano come quello mostrato nella Figura 2, l'intensità del campo magnetico sarà data dalla seguente relazione:

B = μ⋅n⋅I

Laddove B è il campo magnetico (o induzione magnetica), che nelle unità del sistema internazionale è misurata in Tesla, μ è la permeabilità magnetica del nucleo, n è la densità delle curve o il numero di giri per ogni metro e infine la corrente I che circola attraverso l'avvolgimento che viene misurato in amplificatori (a).

La permeabilità magnetica del nucleo del ferro dipende dalla sua lega ed è di solito tra 200 e 5000 volte la permeabilità dell'aria. Nello stesso fattore il campo risultante viene moltiplicato rispetto a quello di un elettromagnete senza nucleo di ferro. La permeabilità dell'aria è approssimativamente uguale a quella del vuoto, che è μ₀= 1,26 × 10^-6 T*m/a.

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Come funziona?

Per capire il funzionamento di un elettromagnet è necessario comprendere la fisica del magnetismo.

Cominciamo con un semplice cavo dritto che trasporta una corrente I, questa corrente produce un campo magnetico B attorno al cavo.

Figura 3. Campo magnetico prodotto da un cavo dritto. Fonte: Wikimedia Commons

Le linee di campo magnetico attorno al cavo dritto sono cerchi concentrici attorno al cavo del driver. Le linee di campo soddisfano la regola della mano destra, cioè che se il pollice della mano destra punta nella direzione della corrente, le altre quattro dita della mano destra indicheranno la direzione della circolazione delle linee del campo magnetico.

Campo magnetico di un cavo dritto

Il campo magnetico dovuto a un cavo dritto a una distanza r è:

Ciò significa che mezzo centimetro dal conducente il campo magnetico è di 40 milioni di Tesla, con lo stesso ordine del campo magnetico terrestre.

Supponiamo di piegare il cavo in modo che formi un cerchio o una spasi, quindi le linee di campo magnetico dell'interno si uniscono indicando tutte nella stessa direzione, aggiungendo e rafforzandosi. All'interno del Ciclo continuo o Cerchio il campo è più intenso che all'esterno, dove le linee di campo sono separate e indebolite.

Figura 4. Campo magnetico prodotto da un filo del cerchio. Fonte: Wikimedia Commons

Il campo magnetico al centro di un ciclo

Il campo magnetico risultante al centro di una radio spaziale A che trasporta una corrente I è:

Ciò significa che al centro di una spirale di un centimetro di diametro il campo magnetico sarà di 125,7 milioni di Tesla. Questi valori mostrano che l'effetto di piegare il driver in una forma circolare intensifica il campo magnetico al centro del cerchio, che è ancora 0,5 cm dal conducente.

L'effetto si moltiplica se otteniamo il cavo ogni volta in modo che abbia due, tre, quattro, ... e molti giri. Quando arrotoliamo il cavo a forma di molla con molto bene il campo magnetico all'interno della molla è uniforme e molto intenso, mentre all'esterno è praticamente zero.

Supponiamo di arrotolare il cavo in una spirale di 30 giri in 1 cm di lunghezza e 1 cm di diametro. Questo dà una densità di schiuma da 3000 giri per metro.

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Campo magnetico del solenoide ideale

In un solenoide ideale il campo magnetico all'interno è dato da:

Ciò significa che il campo magnetico si è intensificato fino a circa 377.000 milioni di souls da Tesla.

In breve, i nostri calcoli per un cavo che conducono 1 corrente dell'amperium e calcola il campo magnetico in microteslas, sempre a 0,5 cm di distanza dal cavo in diverse configurazioni:

1. Cavo dritto: 40 microteslas.
2. Cavo in un cerchio di 1 cm di diametro: 125 microteslas.
3. 300 giri a spirale in 1 cm: 3770 microteslas = 0,003770 Tesla.

Ma se aggiungiamo alla spirale un nucleo di ferro con un tasto relativo di 100, allora il campo si moltiplica 100 volte, ovvero 0,37 Tesla.

È anche possibile A:

I materiali ferromagnetici hanno la caratteristica che il campo magnetico B sia saturo a un certo valore massimo. Nei nuclei di ferro con maggiore permeabilità questo valore è compreso tra 1,6 e 2 TESLA.

Supponendo che un campo magnetico di saturazione di 1,6 Tesla, la forza per metro quadrato dell'area del nucleo di ferro esercitata dall'elettromagnete sarà 10^6 Newton equivalente a 10^5 chilogrammi, cioè 0,1 tonnellate per metro quadrato di sezione trasversale.

Ciò significa che un elettromagnet nel campo di saturazione Tesla 1.6 esercita una forza di 10 kg su un nucleo di ferro di 1 cm² di sezione trasversale.

Applicazioni elettromagnete

Gli elettromagne fanno parte di molti dispositivi e dispositivi. Ad esempio sono presenti all'interno:

- Motori elettrici.

- Alternatori e Dynamos.

- Altoparlanti.

- Relè elettromeccanici o suiches.

- Timbri elettrici.

- Valvole del solenoide per il controllo del flusso.

- Dischi di computer difficili.

- Gru scalery Scale.

- Separatori di metalli dai rifiuti urbani.

- Freni elettrici di treni e camion.

- Macchine per immagini di risonanza magnetica nucleare.

E molti altri dispositivi.

Riferimenti

1. Garcia, f. Campo magnetico. Recuperato da: www.Sc.Ehu.È
2. Tagueña, J. E Martina, e. Il magnetismo. Dalla bussola a girare. Estratto da: biblioteca adigital.Ilce.Edu.MX.
3. Sears, Zemansky. 2016. Fisica universitaria con fisica moderna. 14 °. Ed. Volume 2. 921-954.
4. Wikipedia. Elettromagnete. Recuperato da: Wikipedia.com
5. Wikipedia. Elettromagnete. Recuperato da: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Magnetizzazione. Recuperato da: Wikipedia.com