Elektromagneter fungerar lika bra som permanentmagneter. I själva verket är de ännu mer användbara, eftersom du kan slå på och stänga av dem. Du hittar elektromagneter i hårddiskar, högtalare och till och med i sofistikerad utrustning som MRI-maskiner och CERNs Large Hadron Collider i Genève, Schweiz. Du behöver uppenbarligen en starkare elektromagnet för en partikelkolliderare än du gör för en högtalare, så hur gör forskare magneter tillräckligt kraftfulla för att fokusera en stråle av elektroner? Svaret är lite mer komplicerat än att helt enkelt göra dem större, även om det är en del av det. Materialen du använder, den spänning du använder och omgivningstemperaturen är alla viktiga.
TL; DR (för lång; läste inte)
För att öka styrkan hos en elektromagnet måste du kan öka styrkströmmen, 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.
It's All About Electromagnetic Induction |
Den danska forskaren Hans Christian Orsted var den första personen att märka att en ström som går genom en tråd kan påverka en närliggande kompass. Med andra ord genererar det ett magnetfält. Om du lindar tråden runt en kärna och bildar vad som kallas en magnetventil kommer kärnans ändar att anta motsatta polariteter, precis som en permanent magnet. Fältets styrka beror på storleken på strömmen, antalet lindningar och kärnmaterialet. Detta är allt du behöver komma ihåg om du vill göra magneten starkare.
Öka strömstyrkan
Enligt Ampère's Law är magnetfältet runt en strömförande tråd direkt proportionell mot styrkan hos nuvarande. Med andra ord, öka strömstyrkan och öka magnetfältet, och det finns mer än ett sätt att göra detta:
Styrkan hos en elektromagnet, även känd som dess magnetomotivkraft (mmf), är direkt proportionell mot inte bara strömmen (I), utan också antalet lindningar (n) runt magnetventilen. Att öka antalet lindningar är förmodligen det enklaste sättet att öka styrkan hos en elektromagnet. Eftersom mmf \u003d nI, fördubblar antalet lindningar magnetens styrka. Det är bra att linda trådarna i lager runt magnetventilen. Magnetfältet påverkas inte när ledningar är i kontakt med varandra.
Använd en ferromagnetisk kärna.
Om du vill kan du skapa en elektromagnet genom att linda ledningar runt en begagnad pappershandduksrulle, men om du vill ha en stark magnet, linda dem runt en järnkärna istället. Järn är ett magnetiskt material och det magnetiseras när du slår på strömmen. Detta ger dig i själva verket två magneter till priset av en. Stål innehåller järn, så det kommer att bete sig på samma sätt, även om det inte är lika starkt. Två andra ferromagnetiska metaller som du kanske stöter på är nickel och kobolt.
