Článek popisuje, co je elektromagnet, na jakém principu je uspořádán a v jakých oblastech se tento typ magnetu používá.
Magnetismus
Pravděpodobně jednou z nejúžasnějších a zároveň jednoduchých fyzikálních reakcí je magnetismus. Před více než třemi tisíci lety znalo mnoho vědců ze starověkého Řecka a Číny neobvyklé vlastnosti „magnetických kamenů“.
V naší době nikoho nepřekvapíte magnety, ani těmi nejvýkonnějšími - na bázi neodymu. Často se prodávají jako drobnosti nebo je lze nalézt uvnitř různých zařízení a mechanismů. Málokdo však ví, jak důležitý je magnetismus pro vědecký a technologický pokrok.
Na začátku 19. století však bylo vytvořeno takové zařízení, jako je elektromagnet. Co je tedy elektromagnet, jak funguje a kde se používá? Budeme o tom mluvit v tomto článku.
Definice
Elektromagnet je speciální zařízení, jehož provoz vytváří magnetické pole, když je na něj aplikován elektrický proud. Nejčastěji se elektromagnety skládají z primárního vinutí a jádra, které má feromagnetické vlastnosti.
Vinutí je obvykle vyrobeno z různých měděných nebo hliníkových drátůtloušťka, nutně pokrytá izolací. Existují ale také elektromagnety vyrobené ze supravodivých materiálů. Samotné magnetické obvody jsou vyrobeny z oceli, slitin železa a niklu nebo litiny. A aby se minimalizovaly ztráty vířivými proudy, jsou magnetické obvody konstrukčně vyrobeny z celé sady tenkých plechů. Nyní víme, co je elektromagnet. Pojďme se blíže podívat na historii tohoto užitečného zařízení.
Historie
Tvůrcem elektromagnetu je William Sturgeon. Byl to on, kdo v roce 1825 vyrobil první takový magnet. Strukturálně bylo zařízení válcovým kusem železa, kolem kterého byl navinut tlustý izolovaný měděný drát. V okamžiku, kdy jím procházel elektrický proud, získala kovová tyč vlastnosti magnetu. A když došlo k přerušení toku proudu, zařízení okamžitě ztratilo veškerý magnetismus. Právě tato kvalita – zapínání a vypínání v případě potřeby – umožňuje použití elektromagnetů v řadě technologických a průmyslových oborů.
Zvažovali jsme otázku, co je elektromagnet. Nyní se podívejme na jeho hlavní typy. Dělí se v závislosti na způsobu vytváření magnetického pole. Ale jejich funkce zůstává stejná.
Zobrazení
Elektromagnety jsou následujících typů:
- Neutrální DC. V takovém zařízení je magnetický tok vytvářen pomocí stejnosměrného elektrického proudu procházejícího vinutím. To znamená, že přitažlivá síla takového elektromagnetu se mění pouze v závislosti na velikostiproudu, a ne z jeho směru ve vinutí.
- Polarizované DC. Působení elektromagnetu tohoto druhu je založeno na přítomnosti dvou nezávislých magnetických toků. Pokud mluvíme o polarizaci, pak je její přítomnost obvykle vytvářena permanentními magnety (ve vzácných případech přídavnými elektromagnety) a je potřeba vytvořit přitažlivou sílu při vypnutém vinutí. A působení takového elektromagnetu závisí na velikosti a směru elektrického proudu, který se pohybuje ve vinutí.
- AC. V takových zařízeních je cívka elektromagnetu napájena střídavým proudem. V souladu s tím mění magnetický tok s určitou periodicitou svůj směr a velikost. A síla přitažlivosti se liší pouze velikostí, což je důvod, proč „pulsuje“od minimální k maximální hodnotě s frekvencí, která je dvakrát větší než frekvence elektrického proudu, který ji napájí.
Už jsme se seznámili s tím, jaké jsou to typy. Nyní zvažte příklady použití elektromagnetů.
Industry
Pravděpodobně každý alespoň jednou, ale viděl řadu takových zařízení, jako je zdvihací elektromagnet. Jedná se o tlustou "placku" různých průměrů, která má obrovskou přitažlivou sílu a používá se k přepravě nákladu, kovového odpadu a obecně jakéhokoli jiného kovu. Jeho pohodlí spočívá v tom, že stačí vypnout napájení - a celá zátěž je okamžitě odpojena a naopak. To značně zjednodušuje proces nakládání a vykládání.
Sílaelektromagnet se mimochodem vypočítá podle následujícího vzorce: F=40550∙B^2∙S. Podívejme se na to podrobněji. V tomto případě F je síla v kilogramech (lze také měřit v Newtonech), B je hodnota indukce a S je pracovní plocha zařízení.
Medicína
Už na konci 19. století se v lékařství používaly elektromagnety. Jedním takovým příkladem je speciální přístroj, který dokáže z oka odstranit cizí tělesa (kovové hobliny, rez, vodní kámen atd.).
A v naší době jsou elektromagnety také široce používány v medicíně a pravděpodobně jedním z těchto zařízení, o kterých každý slyšel, je MRI. Funguje na základě magnetické nukleární rezonance a ve skutečnosti je to obrovský a silný elektromagnet.
Technika
Podobné magnety se také používají v různých technikách a elektronice a v domácí sféře například jako zámky. Takové zámky jsou pohodlné, protože se velmi rychle a snadno používají, ale zároveň stačí v případě nouze odpojit budovu od napětí - a všechny se otevřou, což je velmi výhodné v případě požáru.
A provoz všech relé je samozřejmě založen na principech elektromagnetismu.
Jak vidíte, toto je velmi důležité zařízení, které našlo uplatnění v různých oblastech vědy a techniky.
