Hoe een elektromagnetische veldgenerator te bouwen

Inhoud

• Tips
• Fysica van EMF-generatoren
• Magnetisch veld van EMF-generatoren
• Andere EMF-generatoren
• Elektromagnetische toepassingen

Elektromagnetische fenomenen zijn overal, van de batterij van uw mobiele telefoon tot de satellieten die gegevens terug naar de aarde. Je kunt het gedrag van elektriciteit beschrijven via elektromagnetische velden, gebieden rond objecten die elektrische en magnetische krachten uitoefenen, die beide deel uitmaken van dezelfde elektromagnetische kracht.

Omdat de elektromagnetische kracht in zo veel toepassingen in het dagelijks leven wordt aangetroffen, kun je er zelfs een bouwen met een batterij en andere objecten zoals koperdraad of metalen nagels die rond je huis liggen om deze fenomenen in de fysica voor jezelf te demonstreren.

Tips

Bouw een elektromagnetische veld (emf) generator vereist een solenoïde spoel van koperdraad (een spiraal of spiraalvorm), een metalen voorwerp zoals een ijzeren nagel (voor een nagelgenerator), isolatiedraad en spanningsbron (zoals een batterij of elektroden) om elektrische stromen uit te zenden.

U kunt desgewenst metalen paperclips of een kompas gebruiken om het effect van de emf te observeren. Als het metalen object ferromagnetisch is (zoals ijzer), een materiaal dat gemakkelijk kan worden gemagnetiseerd, zal het veel, veel effectiever zijn.

Fysica van EMF-generatoren

Elektromagnetisme, een van de vier fundamentele krachten van de natuur, beschrijft hoe een elektromagnetisch veld ontstaat uit de stroom van elektrische stroom.

Wanneer een elektrische stroom door een draad vloeit, neemt het magnetische veld toe met de spoelen van de draad. Dit laat meer stroom over een kleinere afstand of in kleinere paden stromen die dichter bij de metalen nagel zijn. Wanneer stroom door een draad stroomt, is het elektromagnetische veld cirkelvormig rond de draad.

••• Syed Hussain Ather

Wanneer er stroom door de draad vloeit, kunt u de richting van het magnetische veld aantonen met behulp van de rechterregel. Deze regel betekent dat, als u uw rechterduim in de richting van de stroom van de draden plaatst, uw vingers in de richting van het magnetische veld krullen. Deze vuistregels kunnen u helpen herinneren aan de richting die deze fenomenen hebben.

••• Syed Hussain Ather

De rechterregel is ook van toepassing op de elektromagnetische vorm van de stroom rond het metalen object. Wanneer de stroom in lussen rond de draad reist, genereert deze een magnetisch veld in de metalen nagel of een ander object. Dit creëert een electromagneet dat interfereert met de kompasrichting en er metalen paperclips naartoe kan trekken. Dit type elektromagnetische veldemitter werkt anders dan permanente magneten.

In tegenstelling tot permanente magneten hebben elektromagneten er een elektrische stroom door nodig om een ​​magnetisch veld af te geven voor hun gebruik. Dit stelt wetenschappers, ingenieurs en andere professionals in staat om ze te gebruiken voor een breed scala aan toepassingen en ze zwaar te beheersen.

Magnetisch veld van EMF-generatoren

Het magnetische veld voor een geïnduceerde stroom in de elektromagnetische vorm van de elektromagnetische kan worden berekend als B = μ₀ n l waarin B is het magnetische veld in Teslas, μ₀ (uitgesproken als "mu niets") is de permeabiliteit van vrije ruimte (een constante waarde 1.257 x 10^-6), l is de lengte van een metalen voorwerp evenwijdig aan het veld en n is het aantal lussen rond de elektromagneet. Met behulp van Amperes Law, B = μ__₀ I / l , kunt u de curren_t I_ berekenen (in ampère).

Deze vergelijkingen hangen nauw af van de geometrie van de solenoïde met de draden die zo dicht mogelijk rond de metalen nagel wikkelen. Houd er rekening mee dat de stroomrichting tegengesteld is aan de stroom van elektronen. Gebruik dit om erachter te komen hoe het magnetische veld moet veranderen en kijk of de kompasnaald verandert zoals u zou berekenen of bepalen met behulp van de rechterregel.

Andere EMF-generatoren

••• Syed Hussain Ather

Veranderingen in de wet van Ampères zijn afhankelijk van de geometrie van de emf-generator. In het geval van een torusvormige, donutvormige elektromagneet, het veld B = μ₀ n I / (2 π r) voor n aantal lussen en r straal van het midden naar het midden van de metalen objecten. De omtrek van een cirkel (2 π r) in de noemer reflecteert de nieuwe lengte van het magnetische veld dat een cirkelvormige vorm aanneemt door de torus. De vormen van emf-generatoren laten wetenschappers en ingenieurs hun kracht benutten.

Toroïdale vormen worden gebruikt in transformatoren en gebruiken de spoelen die eromheen in verschillende lagen zijn gewikkeld, zodat, wanneer een stroom erdoorheen wordt geïnduceerd, de resulterende emf en stroom die het creëert in reactie vermogen tussen verschillende spoelen overbrengt. De vorm laat het gebruik van kortere spoelen die de verliezen aan weerstand of verliezen als gevolg van de manier waarop de stromen worden gewikkeld verminderen. Dit maakt toroïdale transformatoren efficiënt in hoe ze energie gebruiken.

Elektromagnetische toepassingen

Elektromagneten kunnen variëren in een groot aantal toepassingen van industriële machines, computeronderdelen, supergeleiding en wetenschappelijk onderzoek zelf. Supergeleidende materialen bereiken vrijwel geen elektrische weerstand bij zeer lage temperaturen (bijna 0 Kelvin) die kunnen worden gebruikt in wetenschappelijke en medische apparatuur.

Dit omvat magnetic resonance imaging (MRI) en deeltjesversnellers. Solenoïden worden gebruikt voor het genereren van magnetische velden in dotmatrixen, brandstofinjectoren en industriële machines. Vooral toroïdale transformatoren worden in de medische industrie gebruikt vanwege hun efficiëntie bij het maken van biomedische apparaten.

Elektromagneten worden ook gebruikt in muziekapparatuur zoals luidsprekers en oortelefoons, vermogenstransformatoren die de stroomspanning langs hoogspanningslijnen verhogen of verlagen, inductieverwarming voor koken en productie en zelfs magnetische scheiders om magnetisch materiaal uit schroot te sorteren. De inductie voor verwarming en koken in het bijzonder is afhankelijk van hoe een elektromotorische kracht een stroom produceert in reactie op een verandering in magnetisch veld.

Ten slotte gebruiken maglev-treinen een sterke elektromagnetische kracht om een ​​trein boven een spoor te laten zweven en supergeleidende elektromagneten om met hoge snelheden tot hoge snelheden te versnellen. Afgezien van dit gebruik, vindt u ook elektromagneten die worden gebruikt in toepassingen zoals motoren, transformatoren, hoofdtelefoons, luidsprekers, bandrecorders en deeltjesversnellers.