Beregning af elektromagnetkraft:En praktisk vejledning

Af Timothy Banas • Opdateret 24. marts 2022

FactoryTh/iStock/GettyImages

Ingeniører skaber solenoider - elektromagneter - ved at vikle ledende ledninger ind i en spiral omkring en cylindrisk kerne. Når en elektrisk strøm løber gennem spolen, dannes et magnetfelt, der kan udøve et målbart træk på nærliggende ferromagnetiske materialer. Den resulterende vekselvirkning mellem magnetiske og elektriske kræfter på en ladet partikel er kendt som Lorentz-kraften.

Trin 1 – Skriv formlen

Kraften produceret af en solenoide kan beregnes med følgende udtryk:

F =((n·I)² × μ₀ × A) ÷ (2·g²)

Hvor:
– F =kraft (Newtons)
– I =strøm gennem spolen (Ampere)
– g =afstand mellem spolen og målmetallet (meter)
– A =spolens tværsnitsareal (kvadratmeter)
– n =antal vindinger i spolen
– μ₀ =magnetisk konstant (4π × 10⁻⁷ H/m)

Trin 2 – Indsaml dine parametre

Før du sætter tal ind i ligningen, skal du bestemme de fysiske egenskaber for din elektromagnet og driftsbetingelserne. For eksempel:

• Antal omdrejninger (n) =1.000
• Nuværende (I) =10 A
• Tværsnitsareal (A) =0,5 m²
• Mellemafstand (g) =1,5 m

Trin 3 – Beregn kraften

Erstat værdierne i formlen:

F =(((1.000 × 10)² × 4π × 10⁻⁷ × 0,5) ÷ (2 × 1,5²)) ≈ 14 N

Dette resultat indikerer, at elektromagneten under de specificerede forhold vil udøve et træk på cirka fjorten newtons på en ferromagnetisk genstand placeret 1,5 meter væk.

Ved at følge disse enkle trin kan du præcist forudsige ydeevnen af enhver solenoid-baseret elektromagnet, du designer eller evaluerer.