Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Het draait allemaal om elektromagnetische inductie
- Verhoog de huidige magnitude
- Verhoog het aantal windingen
- Gebruik een ferromagnetische kern
Elektromagneten werken net zo goed als permanente magneten. Ze zijn zelfs nog nuttiger, omdat u ze kunt in- en uitschakelen. U vindt elektromagneten in harde schijven, luidsprekers en zelfs in geavanceerde apparatuur zoals MRI-machines en CERNs Large Hadron Collider in Genève, Zwitserland. Je hebt duidelijk een sterkere elektromagneet nodig voor een deeltjesbotser dan voor een luidspreker, dus hoe maken wetenschappers magneten krachtig genoeg om een bundel elektronen te focussen? Het antwoord is een beetje ingewikkelder dan ze simpelweg groter te maken, hoewel dat er deel van uitmaakt. De materialen die u gebruikt, de spanning die u toepast en de omgevingstemperatuur zijn allemaal belangrijk.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Om de sterkte van een elektromagneet te vergroten, kunt u de krachtstroom verhogen, en er zijn verschillende manieren om dat te doen. U kunt ook het aantal windingen verhogen, de omgevingstemperatuur verlagen of uw niet-magnetische kern vervangen door een ferromagnetisch materiaal.
Het draait allemaal om elektromagnetische inductie
De Deense wetenschapper Hans Christian Orsted merkte als eerste op dat een stroom door een draad een kompas in de buurt kan beïnvloeden. Met andere woorden, het genereert een magnetisch veld. Als je de draad rond een kern wikkelt, wat een solenoïde wordt genoemd, zullen de uiteinden van de kern tegengestelde polariteiten aannemen, net als een permanente magneet. De sterkte van het veld is afhankelijk van de stroomsterkte, het aantal windingen en het kernmateriaal. Dit is alles wat u moet onthouden als u de magneet sterker wilt maken.
Verhoog de huidige magnitude
Volgens de wet van Ampères is het magnetische veld rond een stroomvoerende draad recht evenredig met de sterkte van de stroom. Met andere woorden, verhoog de huidige sterkte en u vergroot het magnetische veld, en er is meer dan één manier om dit te doen:
Verhoog het aantal windingen
De sterkte van een elektromagneet, ook bekend als zijn magnetomotorische kracht (mmf), is recht evenredig met niet alleen de stroom (I), maar ook het aantal wikkelingen (n) rond de solenoïde. Het verhogen van het aantal windingen is waarschijnlijk de gemakkelijkste manier om de sterkte van een elektromagneet te vergroten. Aangezien mmf = nI, verdubbelt het aantal windingen de sterkte van de magneet. Het is prima om de draden in lagen rond de magneetkern te wikkelen. Het magnetische veld wordt niet beïnvloed wanneer draden met elkaar in contact staan.
Gebruik een ferromagnetische kern
Als je wilt, kun je een elektromagneet maken door draden om een gebruikte papieren handdoekrol te wikkelen, maar als je een sterke magneet wilt, wikkel ze dan in plaats daarvan om een ijzeren kern. IJzer is een magnetisch materiaal en het wordt gemagnetiseerd wanneer u de stroom inschakelt. Dit geeft u in feite twee magneten voor de prijs van één. Staal bevat ijzer, dus het zal zich op dezelfde manier gedragen, hoewel niet zo sterk. Twee andere ferromagnetische metalen die u tegen kunt komen, zijn nikkel en kobalt.