Av Paul Dohrman – Uppdaterad 24 mars 2022
Nivellen77/iStock/GettyImages
En elektromagnet är en enhet som skapar ett magnetfält genom flödet av elektrisk ström. Kärnprincipen är enkel:när en strömförande tråd lindas runt en magnetiserbar kärna, såsom järn, inducerar strömmen ett magnetfält vars styrka beror på strömstyrkan och antalet varv.
När elektrisk ström passerar genom en rak ledare genererar den ett cirkulärt magnetfält. Böjning av ledaren till en slinga riktar fältet mot slingans axel. Att stapla många slingor, som i en spole eller solenoid, förstärker fältet proportionellt mot svängdensiteten. Magnetfältet inuti en solenoid kan uttryckas som B =μ₀nI, där μ₀ är permeabiliteten för fritt utrymme, n är varv per längdenhet och I är strömmen.
Fördubbling av vändtätheten n fördubblar direkt fältet B. En tightare spole innebär mer magnetiskt flöde som länkar samman kärnan, vilket i sin tur magnetiserar kärnan starkare. Att använda en tjockare tråd ökar inte n, men det tillåter en högre ström I, vilket ger en liknande total effekt.
Eftersom I =V / R tillåter ett lägre motstånd R en större ström för samma pålagda spänning. Välj ledare med hög konduktivitet (koppar eller silver) och minimera längden på tråden mellan strömkällan och kärnan. Förkortning av kretsvägen och eliminering av onödiga anslutningar minskar R.
Ökning av den elektromotoriska kraften (spänningen) höjer direkt strömmen, vilket förstärker magnetfältet. Var dock uppmärksam på isoleringsklasser och säkerhetsgränser; överskridande av spänningsspecifikationen för tråden eller kärnan kan leda till överhettning eller magnetisk mättnad.
Med AC vänder den magnetiska polariteten vid matningsfrekvensen, vilket hindrar fältet från att byggas upp helt. DC upprätthåller en konstant polaritet, vilket gör att magnetfältet når sin topp. Om din applikation tillåter kan byte till en DC-källa (eller en likriktad DC-källa) öka elektromagnetens prestanda avsevärt.
Genom att systematiskt tillämpa dessa fyra principer – att optimera lindningsdensiteten, minimera resistansen, öka spänningen och gynna DC – kan du markant förbättra styrkan hos vilken elektromagnet som helst.
