"Ding-dong!" Det låter som att pizzan är här. Leveranskillen är ute på din veranda och han ringde precis på dörren. Genom att göra detta har han aktiverat magnetfältet hos en av de mest användbara enheterna i vår elektronikdrivna värld:en solenoid .
Livet skulle vara mycket svårare utan dessa saker. Moderna bilar är beroende av magnetventiler; de är en viktig del av vissa dörrlås; och hej, visste du att du har solenoider i din tvättmaskin?
Innehåll
En solenoid är en lång bit tråd som är lindad i form av en spiralformad spole. När en elektrisk strömsignal passerar genom den linjära solenoidspolen skapar den relativt likformiga magnetfältlinjer inuti solenoidspolen.
Definitivt inkluderar varje solenoid en lindad bit metalltråd. Det är så en solenoid drar nytta av elektromagnetism, en av universums grundläggande krafter.
"Motsatser lockar" kan vara tvivelaktiga dejtingråd, men det är en fast regel inom magnetism. Alla magneter inkluderar nord- och sydpoler. De har också ett magnetfält som flyter från det förra till det senare.
Två nordpoler, eller negativa poler, i en solenoid kommer naturligt att stöta bort varandra. Dito för två sydpoler. Men om du tar ett par magneter och sätter dem nära varandra, kommer nordpolen på den första magnetiska kärnan att attraheras av den andra magnetens sydpol. Det är fysik, älskling.
En solenoid är användbar eftersom den ger mekaniker och ingenjörer viss kontroll över denna elektriska signalprocess. När en elektrisk ström flyter genom en metalltråd producerar den ett enhetligt magnetfält, en ferromagnetisk kärna och mekanisk energi.
De laddade partiklarna inom detta fält av magnetiska material rör sig i cirklar runt utsidan av nämnda tråd.
Att linda ihop tråden gör dess magnetfält starkare. Med olika konfigurationer och varje ny magnetspole som läggs till blir fältet kraftfullare. Och här är en annan sak att komma ihåg:magnetfältet kommer att bli mer koncentrerat i rymden inom dessa spolar — och magnetfältet mindre i området kring din tråd.
Nu är det här det blir intressant. För det mesta kommer solenoidtrådar lindade runt en metallstång. (Ordet "solenoid" är en derivata av det grekiska ordet sōlēnoeidēs , vilket betyder "rörformad.")
När solenoidtråden får en elektrisk ström, kommer denna metallbit att attraheras av - och dras mot - ena änden av solenoiden. Men effekten av denna omedelbara åtgärd på solenoiden är tillfällig. Bryt av den elektriska strömmen som solenoiden skapade, och du dödar magnetfältet. Sedan, tack vare fjäderbelastning, bör din enhet återgå till sitt ursprungliga läge.
I princip kan vi ha vår tårta och äta den också. En solenoid låter oss magnetisera ledningar, skapa ett magnetfält och sedan avmagnetisera dem när vi vill (i stort sett). Allt med en knapptryckning. Eller vridningen av en nyckel.
Som vi sa tidigare använder bilar solenoider. Genom att vrida på tändningsnyckeln reläer elektrisk energi från ditt batteri till en startsolenoid. När startsolenoiden är aktiverad händer flera saker.
Elektrisk ström i solenoidtråden drar till sig en rörlig järnstav. Kretsen mellan startmotorn och bilens batteri är klar. Och ett "kugghjul" kopplar in med en skiva som kallas "svänghjulet."
Inom ett par sekunder kommer din en gång vilande bilmotor att leva. Åtminstone är det så det är förmodat att arbeta.
Har detta någonsin hänt dig? Du sitter i din bil och vrider precis om tändningsnyckeln, men motorn startar inte. Istället hör du ett obehagligt klickljud. Den skyldige kan vara ett urladdat batteri eller en komprometterad generator. Eller kanske är din startmotorsolenoid den verkliga boven här.
Vilken mekaniker som helst borde kunna ge din solenoid ett test om (s) han har en kretstestare för att testa strömbrytarna eller multimetern. Ibland går dessa delar att fixa. Ibland är de inte det - och måste bytas ut. Så går livet för en bilägare.
Många bilar använder förresten även en solenoid i sina elektriska dörrlås. Separata solenoider aktiveras för att antingen låsa eller låsa upp dörrhandtagen, med samma principer som vi redan har diskuterat.
Det betyder inte att alla solenoider är skapade lika. Det finns massor av solenoidvariationer, var och en med sina egna styrkor.
Tillverknings- och vattenreningsverk använder sig väl av hydrauliska solenoider. Precis som namnet antyder reglerar en hydraulisk solenoid flödet av vatten och andra vätskor. Låt oss inte heller glömma de pneumatiska solenoiderna som påverkar inneslutna gaser på samma sätt.
När vi är i full cirkel, återvänder vi nu till pizzakillen på ditt första steg. Inte alla dörrklockor använder en solenoid; nyare konstruktioner tenderar att utelämna solenoiden helt. Men även i guldåldern av "smarta" enheter har många dörrklockor fortfarande en solenoid.
Låt oss anta att din är en av dem. När vår pizzabärare tryckte på knappen skickade han elektricitet genom en inbyggd solenoid.
Magnetfältet som denna enkla åtgärd producerade drog en järnkärna in i den lindade solenoidtråden. Därefter slog metallen ett litet ljud och släppte ett "Ding!" brus.
Uppenbarligen kunde leveranskillen inte hålla fingret på knappen för alltid. Precis när han släppte det försvann magnetfältet och en fjäder sköt den där järnkärnan i motsatt riktning. Sedan slog metallen ett andra ljud som lyder "Dong!"
Borde ge dig något att tänka på medan du njuter av dessa gratis brödpinnar.
Nu är det intressantMagneto är inte en klassisk "X-Men"-skurk. Det är också namnet på en kraftgenererande elektrisk enhet som finns i flygplan och motorsågar.
