Kandungan
Fenomena elektromagnetik di mana-mana dari bateri telefon bimbit anda ke satelit yang data kembali ke Bumi. Anda boleh menerangkan kelakuan elektrik melalui medan elektromagnet, kawasan di sekeliling objek yang menggunakan kuasa elektrik dan magnet, yang kedua-duanya adalah sebahagian daripada daya elektromagnet yang sama.
Kerana daya elektromagnet terdapat dalam banyak aplikasi dalam kehidupan seharian, anda bahkan dapat membina satu menggunakan bateri dan objek lain seperti kawat tembaga atau kuku logam yang terletak di sekitar rumah anda untuk menunjukkan fenomena ini dalam fizik untuk diri sendiri.
Petua
Membina penjana medan elektromagnet (emf) memerlukan gegelung solenoidal dawai tembaga (bentuk heliks atau lingkaran), objek logam seperti paku besi (untuk penjana kuku), penebat wayar dan sumber voltan (seperti bateri atau elektrod) untuk memancarkan arus elektrik.
Anda boleh memilih menggunakan klip kertas logam atau kompas untuk melihat kesan emf. Sekiranya objek logam adalah ferromagnetik (seperti besi), bahan yang mudah digerakkan, ia akan menjadi lebih berkesan.
Fizik penjana EMF
Elektromagnetisme, salah satu dari empat kuasa asas alam semula jadi, menerangkan bagaimana medan elektromagnetik yang dihasilkan dari aliran arus elektrik timbul.
Apabila aliran elektrik mengalir melalui dawai, medan magnet meningkat dengan gegelung dawai. Ini membolehkan lebih banyak aliran semasa melalui jarak yang lebih kecil atau di laluan yang lebih kecil yang lebih dekat dengan kuku logam. Apabila arus mengalir melalui dawai, medan elektromagnetik melingkar di sekitar dawai.
••• Syed Hussain AtherApabila arus mengalir melalui wayar, anda boleh menunjukkan arah medan magnet menggunakan peraturan sebelah kanan. Peraturan ini bermaksud bahawa, jika anda meletakkan ibu jari kanan anda ke arah wayar semasa, jari-jari anda akan curl ke arah medan magnet. Aturan-aturan ini boleh membantu anda mengingati arah fenomena ini.
Peraturan sebelah kanan juga terpakai kepada bentuk solenoid semasa di sekitar objek logam. Apabila semasa bergerak dalam gelung di sekitar wayar, ia menghasilkan medan magnet dalam kuku logam atau objek lain. Ini mencipta elektromagnet yang mengganggu arah kompas dan boleh menarik klip kertas logam kepadanya. Jenis pemancar medan elektromagnet ini berfungsi berbeza dari magnet tetap.
Tidak seperti magnet kekal, elektromagnet memerlukan arus elektrik melalui mereka untuk mengeluarkan medan magnet untuk kegunaannya. Ini membolehkan saintis, jurutera dan profesional lain menggunakannya untuk pelbagai aplikasi dan mengawalnya dengan banyak.
Medan Magnetik EMF
Medan magnet untuk arus yang teraruh dalam bentuk solenoid elektromagnetik boleh dikira sebagai B = μ0 n l di mana B adalah medan magnet di Teslas, μ0 (disebut "naught") adalah kebolehtelapan ruang bebas (nilai malar 1.257 x 10-6), l adalah panjang objek logam selari dengan medan dan n adalah bilangan gelung di sekitar elektromagnet. Menggunakan Undang-undang Amperes, B = μ__0 Saya / l , anda boleh mengira curren_t I_ (di amps).
Persamaan-persamaan ini bergantung kepada geometri solenoid dengan wayar-wayar yang dibungkus sekitar sedekat mungkin di sekitar kuku logam. Perlu diingat arah semasa adalah bertentangan dengan aliran elektron. Gunakan ini untuk mengetahui bagaimana medan magnet harus berubah dan lihat jika jarum kompas berubah seperti yang anda akan mengira atau menentukan menggunakan peraturan sebelah kanan.
Penjana EMF lain
••• Syed Hussain AtherAmperes Perubahan undang-undang bergantung pada geometri penjana emf. Dalam kes elektromagnet berbentuk toroidal, bidang itu B = μ0 n I / (2 π r) untuk n bilangan gelung dan r jejari dari pusat ke pusat objek logam. Lilit lingkaran (2 π r) dalam penyebut itu mencerminkan panjang medan magnet baru yang mengambil bentuk bulat sepanjang toroid. Bentuk penjana emf membiarkan saintis dan jurutera memanfaatkan kuasa mereka.
Bentuk Toroidal digunakan dalam transformer menggunakan gegelung luka di sekelilingnya dalam lapisan yang berlainan sehingga, apabila arus diinduksi melaluinya, emf yang terhasil dan arus yang dihasilkannya sebagai tindak balas memindahkan kuasa antara gegelung yang berbeza. Bentuknya membolehkan ia menggunakan gegelung yang lebih pendek yang mengurangkan kerugian kepada rintangan atau kerugian disebabkan oleh arus yang luka. Ini menjadikan pengubah toroidal berkesan dalam cara mereka menggunakan tenaga.
Penggunaan elektromagnet
Elektromagnet boleh meliputi sejumlah besar aplikasi dari jentera perindustrian, komponen komputer, superkonduktiviti dan penyelidikan saintifik itu sendiri. Bahan superkonduktif mencapai hampir tiada rintangan elektrik pada suhu yang sangat rendah (hampir 0 Kelvin) yang boleh digunakan dalam peralatan saintifik dan perubatan.
Ini termasuk pencitraan resonans magnetik (MRI) dan pemecut zarah. Solenoid digunakan untuk menjana medan magnet dalam matriks dot, penyuntik bahan api dan jentera perindustrian. Transformer toroidal khususnya mempunyai kegunaan dalam industri perubatan untuk kecekapan mereka dalam mencipta peranti bioperubatan.
Electromagnets juga digunakan dalam peralatan muzik seperti pembesar suara dan fon telinga, transformer kuasa yang meningkatkan atau mengurangkan voltan semasa di sepanjang talian kuasa, pemanasan induksi untuk memasak dan pembuatan dan juga pemisah magnetik untuk menyusun bahan-bahan magnet dari logam bekas. Induksi pemanasan dan memasak khususnya bergantung pada bagaimana daya elektromotif menghasilkan arus sebagai tindak balas terhadap perubahan medan magnet.
Akhirnya, kereta api maglev menggunakan daya elektromagnetik yang kuat untuk melonjakkan kereta api di atas landasan dan superconducting electromagnets untuk mempercepatkan kelajuan tinggi dengan laju yang cepat dan efisien. Selain daripada penggunaan ini, anda juga boleh mencari elektromagnet yang digunakan dalam aplikasi seperti motor, transformer, fon kepala, pembesar suara, perakam pita dan pemecut zarah.