Článok popisuje, čo je elektromagnet, na akom princípe je usporiadaný a v akých oblastiach sa tento typ magnetu používa.
Magnetizmus
Pravdepodobne jednou z najúžasnejších a zároveň jednoduchých fyzikálnych reakcií je magnetizmus. Pred viac ako tromi tisíckami rokov mnohí vedci zo starovekého Grécka a Číny poznali nezvyčajné vlastnosti „magnetických kameňov“.
V našej dobe už nikoho neprekvapíte magnetmi, ani tými najvýkonnejšími - na báze neodýmu. Často sa predávajú ako drobnosti alebo sa dajú nájsť vo vnútri rôznych zariadení a mechanizmov. Málokto však vie, aký dôležitý je magnetizmus pre vedecký a technologický pokrok.
Na začiatku 19. storočia však vzniklo také zariadenie ako elektromagnet. Čo je teda elektromagnet, ako funguje a kde sa používa? Budeme o tom hovoriť v tomto článku.
Definícia
Elektromagnet je špeciálne zariadenie, ktorého prevádzka vytvára magnetické pole, keď je naň privedený elektrický prúd. Elektromagnety sa najčastejšie skladajú z primárneho vinutia a jadra, ktoré má feromagnetické vlastnosti.
Vinutie je zvyčajne vyrobené z rôznych medených alebo hliníkových drôtovhrúbka, nevyhnutne pokrytá izoláciou. Existujú však aj elektromagnety vyrobené zo supravodivých materiálov. Samotné magnetické obvody sú vyrobené z ocele, zliatin železa a niklu alebo liatiny. A aby sa minimalizovali straty vírivými prúdmi, magnetické obvody sú konštrukčne vyrobené z celej sady tenkých plechov. Teraz vieme, čo je elektromagnet. Pozrime sa bližšie na históriu tohto užitočného zariadenia.
História
Tvorcom elektromagnetu je William Sturgeon. Bol to on, kto v roku 1825 vyrobil prvý takýto magnet. Štrukturálne bolo zariadenie valcovým kusom železa, okolo ktorého bol navinutý hrubý izolovaný medený drôt. V momente, keď ňou prešiel elektrický prúd, kovová tyč nadobudla vlastnosti magnetu. A keď sa tok prúdu prerušil, prístroj okamžite stratil všetok magnetizmus. Práve táto kvalita – zapínanie a vypínanie v prípade potreby – umožňuje použitie elektromagnetov v mnohých technologických a priemyselných oblastiach.
Zamysleli sme sa nad otázkou, čo je elektromagnet. Teraz sa pozrime na jeho hlavné typy. Delia sa v závislosti od spôsobu vytvárania magnetického poľa. Ich funkcia však zostáva rovnaká.
Zobrazenia
Elektromagnety sú nasledujúcich typov:
- Neutrálny DC. V takomto zariadení sa magnetický tok vytvára pomocou jednosmerného elektrického prúdu prechádzajúceho vinutím. To znamená, že príťažlivá sila takéhoto elektromagnetu sa mení iba v závislosti od veľkostiprúd, a nie z jeho smeru vo vinutí.
- Polarizované DC. Pôsobenie elektromagnetu tohto druhu je založené na prítomnosti dvoch nezávislých magnetických tokov. Ak hovoríme o polarizácii, potom jej prítomnosť zvyčajne vytvárajú permanentné magnety (v zriedkavých prípadoch prídavné elektromagnety) a je potrebné vytvoriť príťažlivú silu, keď je vinutie vypnuté. A pôsobenie takéhoto elektromagnetu závisí od veľkosti a smeru elektrického prúdu, ktorý sa pohybuje vo vinutí.
- AC. V takýchto zariadeniach je cievka elektromagnetu napájaná striedavým prúdom. V súlade s tým, s určitou periodicitou, magnetický tok mení svoj smer a veľkosť. A sila príťažlivosti sa mení iba čo do veľkosti, a preto „pulzuje“od minimálnej po maximálnu hodnotu s frekvenciou, ktorá je dvojnásobkom frekvencie elektrického prúdu, ktorý ju napája.
Už sme sa oboznámili s tým, aké sú to typy. Teraz zvážte príklady použitia elektromagnetov.
Priemysel
Pravdepodobne každý aspoň raz, ale videl rôzne také zariadenia, ako je zdvíhací elektromagnet. Ide o hrubú „placku“rôznych priemerov, ktorá má obrovskú príťažlivú silu a používa sa na prepravu nákladu, kovového šrotu a vo všeobecnosti akéhokoľvek iného kovu. Jeho pohodlie spočíva v tom, že stačí vypnúť napájanie - a celá záťaž je okamžite odpojená a naopak. To výrazne zjednodušuje proces nakladania a vykladania.
Silaelektromagnet, mimochodom, sa vypočíta podľa nasledujúceho vzorca: F=40550∙B^2∙S. Pozrime sa na to podrobnejšie. V tomto prípade je F sila v kilogramoch (môže sa merať aj v Newtonoch), B je hodnota indukcie a S je pracovná plocha zariadenia.
Medicína
Už koncom 19. storočia sa v medicíne používali elektromagnety. Jedným takým príkladom je špeciálny prístroj, ktorý dokáže z oka odstrániť cudzie telesá (kovové hobliny, hrdzu, vodný kameň atď.).
A v našej dobe sú elektromagnety tiež široko používané v medicíne a pravdepodobne jedným z týchto zariadení, o ktorých každý počul, je MRI. Funguje na základe magnetickej nukleárnej rezonancie a v skutočnosti je to obrovský a silný elektromagnet.
Technika
Podobné magnety sa tiež používajú v rôznych technikách a elektronike a v domácej sfére napríklad ako zámky. Takéto zámky sú pohodlné, pretože sa veľmi rýchlo a jednoducho používajú, no zároveň stačí v prípade núdze odpojiť budovu od energie – a všetky sa otvoria, čo je veľmi výhodné v prípade požiaru.
A, samozrejme, činnosť všetkých relé je založená na princípoch elektromagnetizmu.
Ako vidíte, ide o veľmi dôležité zariadenie, ktoré našlo uplatnenie v rôznych oblastiach vedy a techniky.
