У даній статті ми розглянемо поняття «електромагніт». Це пристрій ми опишемо в загальному вигляді. Також ми дізнаємося причину виникнення магнітного поля, ознайомимося з історичними даними і визначимо класифікацію головного об’єкта, що розглядається тут.
Введення
Електромагніт – це прилад/пристрій, здатний створювати магнітне поле внаслідок проходження електричного струму крізь нього. Найчастіше електромагніти складаються з феромагнітного сердечника і декількох шарів обмотки. Вони призначені, в першу чергу, для утворення механічних зусиль; до них приставляють якір – рухомий елемент магнітопровода, який передає це зусилля.
Магнітні поля виникають у разі, коли весь набір електронів металевого об’єкта починає обертатися в однаковому напрямку. У штучних магнітах це рух обумовлюється за допомогою електромагнітного поля. Для постійних електромагнітів дане явище вважається натуральним.
Зниження втрати ВхТ
Обмотку для електромагніту виконують з мідних або алюмінієвих ізольованих проводів. Існують і надпровідні електромагніти. Магнітний дріт виготовляють із магнітно-м’якого матеріалу, найчастіше сталі (конструкційної, литий та електротехнічної), чавуну і сплавів заліза з кобальтом або нікелем. Зниження втрати на вихровий струм (ВхТ) здійснюється за допомогою створення магнітопровода з безлічі листів.
Загальна характеристика
Електромагніт – це проста проводи котушка, яка підключена до джерела, передає постійний струм.
Підключившись до джерела постійного струму (напруги), котушка і провід починають отримувати енергетичні ресурси і створюють магнітне поле, яке є подібним поля, що утворюється в постійних смугових магнітах. Щільність, якою володіє магнітний потік, завжди є пропорційною величині електричного струму, що протікає крізь товщу котушки. Полярність електромагніту визначають за напрямком струму. Механізм утворення включає в себе (найпростіший варіант) намотування дроту навколо сердечника, виконаного з металу, через який потім пропускають електрику з певного джерела. Якщо внутрішня порожнина котушка заповнена повітрям, то її називають соленоїдом.
Електромагніт – це пристроїв, за допомогою якого можна створювати електромагнітне поле. Головною характеристикою є його здатність контролювати силу даного поля, полярність і її форму. При цьому силу магнітного поля контролюють за допомогою величини використаного електричного струму, який протікає крізь котушку. Полярність можна задавати, визначивши в якому напрямку потрібно рухати протікає струм. Форма магнітного поля залежить від форми металевої серцевини, яка є «стрижнем» для обмотки дротом. Не забувайте, що полюси електромагніту визначаються аналогічно тому, як це роблять в соленоїдах, по фізичній правилом правої руки. П. П. Р. також називають правилом буравчика, є мнемоническим засобом, за допомогою якого визначають напрямок векторних творів і правого базису.
Збільшувати силу електромагніту, а точніше його поля, можна за допомогою:
- застосування сердечників з м’якого заліза;
- застосування великих чисел витків;
- застосування електричного струму у великих розмірах.
Історичні дані
Першим, хто створив електромагніт, був У. Стерджен. Його пристрій являло собою вигнутий стрижень, виконаний з заліза м’якого типу, навколо якого була намотана мідна товста дріт. Для ізоляції стрижня від обмотки зробили його покриття лаком. Внаслідок подачі струму стрижень наділявся властивостями, характерними для сильних магнітів; переривання підживлення призводило до втрати всіх властивостей. Саме дана характеристика зумовила їх широке застосування в техніці. На сторінках «Енциклопедичного словника Брокгауза і Єфрона» знаходиться згадка про те, що електромагніти використовували ще в XIX-XX столітті; М. Е. Мендельсон зауважив, що електромагніти є хорошим засобом для усунення сторонніх об’єктів з порожнини ока.
Основна класифікація
Існує три основних способи класифікації електромагнітів. Вони обумовлені струмом в електромагнітах і способом його створення:
- Нейтральний е/м постійного струму – пристрій, в якому створюють магнітний потік, що сила тяжіння стає залежною тільки від розмірності і швидкості подачі постійного струму, а його напрямок в обмотці ні на що не впливає.
- Поляризований е/м постійного струму – пристрій, всередину якого поміщають 2 незалежних магнітних потоки: поляризуючий і робочий. Другий створюють за допомогою робочої обмотки. Поляризующиеся потоки своєю освітою зобов’язані постійними магнітними полями, рідше додатковим электромагнитам. Дані потоки необхідні для створення притягують сил в магніті. Діяльність такого пристрою обумовлюється напрямком та/або величиною електричного струму в обмотці, що виконує роботу.
- Е/м змінного струму – пристроїв, обмотку якого живить джерело змінного струму. Протягом потоку магнітної природи може періодично змінюватись за своїм напрямом і розміром (величиною). Потенціал односпрямованої сили, що відповідає за притягання, може змінюватися тільки за своєю величиною, що призводить до пульсації цієї сили у розмірі від нуля до максимально граничних значень з частотою вдвічі більшою, ніж частота живить струму. Найчастіше використовуються в побутовій техніці.
Інші види класифікації
Існують і інші способи класифікації електромагнітів. Наприклад, їх можна розрізняти по полю електромагніту і його статусу: змінне і/або постійне. Також бувають класифікації, засновані на методах, за якими відбувається включення обмотки (послідовне і паралельне включення), на працездатності і її характеристикою (здатні працювати протягом тривалого часу, переривчасті і короткочасні) і відмінні по швидкості виконання завдання (уповільнені і швидкодіючі).
Способи експлуатації
Найбільш широкою і важливою областю застосування електромагнітів є сфера конструювання та експлуатації електричних машин і апаратів, що входять в систему автоматики в промисловості. Іншою важливою областю є апаратура регулювання і захисту електротехнічних об’єктів/установок. Також електромагніти застосовуються при виготовленні різноманітних механізмів, в ролі приводу за яким здійснюється необхідне поступальне переміщення (поворот) робочого органу певної машини або для створення утримуючих сил. Прикладом останніх функцій може служити електромагніт у складі вантажопідйомного механізму/машини. Існують електромагніти муфт, необхідних для початку дії гальмування або встановлення зчеплення (в машинах), електромагніти, що застосовуються в пускачах, пристроях контактора та вимикача, а також їх використовують при створенні електровимірювальних приладів і т. д.
Електромагніти – це пристрої, які є перспективними при конструюванні тягових приводів в швидкісних транспортних засобах, де з їх допомогою створюють магнітну подушку. В даний час і медицина не обходиться без використання електромагнітів. При проведенні хімічних, біологічних і фізичних експериментів їх нерідко застосовують. Завдяки широті експлуатації та конструктивному виконанні, а також масштабі і витратами енергії, електромагніти є доступними як в побуті, так і в будь-яких інших сферах діяльності людини. Вага електромагнітів може варіюватися від декількох грамів до сотні тон, а споживаної електрики витрачається – від частки Вт до багатьох десятків МВт.
