Электромагниты работают благодаря фундаментальной силе, называемой электромагнетизмом. В 19 веке Ханс Кристиан Эрстед заметил, что провод с протекающим через него проводом воздействовал на соседний компас. Ток создавал магнитное поле. Более поздние исследования показали, что электрический ток и магнетизм на самом деле являются двумя аспектами одной и той же силы. Эта сила действует в обоих направлениях - движущееся магнитное поле создает электрический ток. Фактически, так работают генераторы.
Механизм, который фактически вызывает электромагнитную силу, включает в себя квантовую физику и передачу фотонов, но механика электромагнита довольно проста. Все, что вам нужно, это источник питания, провод и сердечник. Когда ток проходит через провод, результирующее магнитное поле принимает форму концентрических кругов по окружности провода. Магнитное поле ослабевает все дальше от провода. Намотка провода делает электромагнит намного более эффективным, потому что внутри катушки магнитные поля многих частей провода сосредоточены в небольшом пространстве.
Катушка намотана вокруг сердечника, который должен быть изготовлен из магнитопроницаемого материала, такого как железо. Само ядро не является магнитным при нормальных обстоятельствах, так как все магнитные области внутри него (известные как магнитные домены) направлены в разные стороны, перекрывая друг друга. Когда ток включается, магнитное поле, создаваемое катушкой провода, заставляет магнитные домены выравниваться, что делает само ядро магнитным. Чем сильнее ток, тем сильнее магнитное поле. Это выстраивает еще больше доменов, увеличивая общую прочность электромагнита.
Когда ток отключен, большинство материалов сердечника возвращаются в немагнитное состояние, когда домены возвращаются в исходное положение. Однако некоторые вещества могут стать постоянными магнитами и сохранять выравнивание магнитных доменов даже при отсутствии тока.
Как работают электромагниты
Электромагниты в действии
1. Свалочные магнитные краны
Магнитные краны в свалках включают мощный магнит, чтобы поднять тонны металла, а затем выключают его, чтобы бросить лом.
2. Переработка растений
В соответствии с темой свалки, электромагниты используются, чтобы отделить определенные металлы от огромных груд несортированного лома и отходов.
3. Динамики
Динамики в вашем стерео или гитарном усилителе используют электромагниты для преобразования электрической энергии в звуковые волны - колебания тока заставляют вибрировать магниты и конусы динамиков.
4. Электродвигатели
Электромагниты в сочетании с постоянными магнитами являются неотъемлемой частью электродвигателей, которые практически везде.
5. Коллайдеры частиц
Экспериментальные устройства, такие как Большой адронный коллайдер, используют массивные переохлажденные электромагниты для фокусировки пучков частиц.
Откройте для себя более удивительную науку в последнем выпуске Как это работает. Он доступен у всех хороших розничных продавцов, или вы можете заказать его онлайн в ImagineShop. Если у вас есть планшет или смартфон, вы также можете загрузить цифровую версию на свое устройство iOS или Android. Чтобы никогда не пропустить выпуск журнала « Как это работает », подпишитесь сегодня!
Кроме того, обязательно ознакомьтесь с нашими специальными программами, предназначенными только для цифровых устройств, такими как «Удивительные изобретения», «Исследуйте Марс» и «Путеводитель по галактике», которые можно загрузить прямо на ваше цифровое устройство!
Как сделать магнит
Как электричество заставляет двигатель вращаться?
Большой адронный коллайдер 2.0 уже бьет рекорды