• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Hur man ökar styrkan hos en elektromagnet

    Elektromagneter fungerar lika bra som permanenta magneter. Faktum är att de är ännu mer användbara, eftersom du kan slå dem på och av. Du hittar elektromagneter i hårddiskar, högtalare och även i sofistikerad utrustning som MR-maskiner och CERNs Large Hadron Collider i Genève, Schweiz. Du behöver självklart en starkare elektromagnet för en partikelkollider än vad du gör för en högtalare, så hur gör forskare magneter som är tillräckligt starka för att fokusera en elektronstråle? Svaret är lite mer komplicerat än att helt enkelt göra dem större, även om det är en del av det. De material du använder, spänningen du tillämpar och omgivningstemperaturen är alla viktiga.

    TL; DR (för länge, läste inte)

    För att öka styrkan hos en elektromagnet, du kan öka styrkan ström, och det finns flera sätt att göra det. Du kan också öka antalet lindningar, sänka omgivningstemperaturen eller ersätta din icke magnetiska kärna med ett ferromagnetiskt material.

    Det handlar om elektromagnetisk induktion

    Den danska forskaren Hans Christian Orsted var Den första personen som märker att en ström som går genom en tråd kan påverka en närliggande kompass. Med andra ord genererar det ett magnetfält. Om du leder tråden runt en kärna, bildar det som kallas en magnet, kommer kärnans ändar att anta motsatta polariteter, precis som en permanentmagnet. Fältets styrka beror på strömmens storlek, antalet lindningar och kärnmaterialet. Det här är allt du behöver komma ihåg om du vill göra magneten starkare.

    Öka nuvarande magnitude

    Enligt Ampers lag är magnetfältet runt en strömbärande tråd direkt proportionell mot styrka av strömmen. Med andra ord, öka nuvarande styrka och öka magnetfältet, och det finns mer än ett sätt att göra det här:

  • Öka spänningen: Ohms lag säger att strömmen är proportionell mot spänning, så om du kör din elektromagnet på ett 6 volts batteri, byt till en 12 volt en. Du kan dock inte fortsätta öka spänningen på obestämd tid, eftersom trådmotståndet ökar med temperatur tills en begränsande ström uppnås. Det tar dig till nästa alternativ.


  • Sänk trådmätaren: Trådmotståndet minskar med ökande tvärsnittsarea, så minska trådmätaren. Tänk på att minskning av mätaren är synonymt med att öka trådtjockleken. Om du har packat in din magnet med 16-gauge-kabel, byt ut den med 14-gauge, och magneten blir starkare.


  • Sänk temperaturen: Motståndet ökar med temperaturen, så om du kan behålla din magnet vid lägre temperaturer blir den starkare än en vid rumstemperatur, men skillnaden har förmodligen vunnit ' t vara mycket. Vid extremt låga temperaturer försvinner emellertid motståndet nästan och ledningarna blir superledande. Detta faktum gör det möjligt för forskare att designa kraftiga magneter, såsom de hos CERN.


  • Använd tråd med hög ledningsförmåga: Du kan också öka strömmen genom att uppgradera till en ledare med högre ledningsförmåga . Koppartråd är förmodligen den ledande ledningen du kan använda, men silvertråden är ännu ledare. Byt till silver tråd, om du har råd med det, och du får en starkare magnet.


    Öka antalet lindningar

    Styrkan hos en elektromagnet, även känd som sin magnetomotivkraft (mmf), är direkt proportionell mot inte bara strömmen (I) , men också antalet lindningar (n) runt solenoiden. Att öka antalet lindningar är förmodligen det enklaste sättet att öka styrkan hos en elektromagnet. Eftersom mmf = nI fördubblas antalet vikningar fördubbla magnetens styrka. Det är bra att binda trådarna i lager runt solenoidkärnan. Magnetfältet är opåverkat när ledningarna är i kontakt med varandra.

    Använd en ferromagnetisk kärna

    Om du vill kan du göra en elektromagnet genom att dra ihop ledningar runt en använd pappershandduksrulle , men om du vill ha en stark magnet, slå ihop dem runt en järnkärna istället. Järn är ett magnetiskt material, och det magnetiseras när du slår på strömmen. Detta ger dig i praktiken två magneter till priset av en. Stål innehåller järn, så det kommer att uppträda på samma sätt, men inte så starkt. Två andra ferromagnetiska metaller du kan komma över är nickel och kobolt.

  • © Vetenskap http://sv.scienceaq.com