Магнітний ефект електричного струму LEIFIphysik
Магнітний ефект електричного струму
Основні факти з першого погляду
- Електричний струм має магнітний ефект, але він дуже слабкий при простому прямолінійному провіднику.
- Якщо в котушку вводиться такий феромагнітний матеріал, як залізо, магнітний ефект значно збільшується.
- Великою перевагою електромагнітів є те, що їх магнітний ефект майже зникає при відключенні струму.
Доказ магнітного ефекту в експерименті ØRSTED
Фізик Ганс Крістіан ЕРСТЕД виявив у 1819 р., Що потік електричного струму через провідник створює магнітну силу, однак магнітна сила прямого провідника не дуже велика. В експерименті Ерстеда (Рис. 1) для відхилення магнітної стрілки, яка легко обертається, необхідний великий струм через прямий провідник. Відповідна магнітна сила, що виходить від провідника, тому дуже мала.
Котушкоподібна обмотка і залізний сердечник
Однак якщо намотати такий провідник, як мідний дріт, у невелику котушку, сила набагато вища. Однак ця "котушка з повітряним сердечником" все ще недостатньо міцна як практичний підйомний магніт для феромагнітних матеріалів.
Тим не менш, ти загортаєш як Рис.2 котушка обертається на залізному цвяху, тому за допомогою магнітних сил ви можете спокійно піднімати скріпки. Таким чином, залізний цвях збільшує магнітну силу, що генерується потоком струму через котушку.
Презентація моделі для посилення магнітного ефекту
У невеликій анімації в Рис.2 модель показує, як магнітний ефект посилюється залізним сердечником в котушці:
Залізо - це так званий феромагнетик, і в якості зразка використовується безліч маленьких елементарних магнітів. Перш за все, ці елементарні магніти в залізі повністю випадково змішуються, їх магнітні ефекти виключають один одного. Тому не можна брати скріпки скріпками лише залізним цвяхом.
Але якщо ви вводите залізний цвях всередину котушки і пускаєте струм через котушку, елементарні магніти вирівнюються за рахунок магнітного ефекту котушки. Тепер магнітні ефекти елементарних магнітів «складаються» і посилюють магнітний ефект котушки.
Сильні електромагніти
Якщо використовують більші котушки і застосовують вищі струми, то дуже великі навантаження можна підняти електромагнітами, якщо вони виготовлені з феромагнітного матеріалу, такого як залізо, нікель або кобальт. Наприклад, старі машини піднімають на смітник за допомогою електромагнітів.
Нещодавно котушки цих магнітів виготовляли із надпровідного матеріалу (тобто з надзвичайно хороших провідників), так що через котушки можуть протікати дуже великі струми, і генеруються надзвичайно сильні магнітні сили.
Переваги електромагнітів
Однією з переваг електромагнітів є їх міцність. За допомогою електромагнітів можна застосувати значно більші магнітні сили, ніж до класичних постійних магнітів, а також більші сили, ніж до неодимових магнітів.
Другою основною перевагою електромагніту над постійним магнітом є той факт, що при вимкненні струму котушки магнітний ефект майже зникає. Це єдиний спосіб від’єднати сміттєвий автомобіль від магніту.