Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Sådan øges styrken på en elektromagnet

Elektromagneter fungerer lige så godt som permanente magneter. Faktisk er de endnu mere nyttige, fordi du kan slå dem til og fra. Du finder elektromagneter i harddiske, højttalere og endda i sofistikeret uds

Den danske videnskabsmand Hans Christian Orsted var den første person at bemærke, at en strøm, der løber gennem en ledning, kan påvirke et nærliggende kompas. Med andre ord genererer det et magnetfelt. Hvis du vikler tråden rundt om en kerne og danner det, der kaldes en solenoide, antager enderne af kernen modsatte polariteter, ligesom en permanent magnet. Markens styrke afhænger af strømstyrken, antallet af viklinger og kernematerialet. Dette er alt hvad du behøver at huske, hvis du vil gøre magneten stærkere.
Forøg strømstyrken

I henhold til Ampère's Law er magnetfeltet omkring en strømførende ledning direkte proportionalt med styrken af nuværende. Med andre ord, øg strømstyrken, og øg magnetfeltet, og der er mere end en måde at gøre dette på:

  • Øg spændingen: Ohms lov fortæller dig, at strømmen er proportional med spændingen, så hvis du kører din elektromagnet på et 6-volt batteri, skal du skifte til en 12-volt en. Du kan dog ikke fortsætte med at øge spændingen på ubestemt tid, fordi trådmodstand øges med temperaturen, indtil der opnås en begrænsende strøm. Det bringer dig til den næste mulighed.


  • Sænk trådmåleren: Trådmodstand mindskes med stigende tværsnitsareal, så reducer trådmåleren. Husk, at reduktion af måleren er synonym med at øge trådtykkelsen. Hvis du har indpakket din magnetventil med 16-gauge ledning, skal du udskifte den med 14-gauge, og magneten bliver stærkere.


  • Sænk temperaturen: Modstanden øges med temperaturen, så hvis du kan opretholde din magnet ved minusgrader, vil den være stærkere end en ved stuetemperatur, selvom forskellen sandsynligvis vandt ' t være meget. Ved ekstremt lave temperaturer forsvinder imidlertid næsten modstanden, og ledningerne bliver superledende. Denne kendsgerning giver forskere mulighed for at designe uber-magtfulde magneter, såsom dem på CERN.


  • Brug ledning med høj ledningsevne: Du kan også øge strømmen ved at opgradere til en ledning med en højere ledningsevne . Kobbertråd er sandsynligvis den mest ledende ledning, du kan bruge, men sølvtråd er endnu mere ledende. Skift til sølvtråd, hvis du har råd til det, så får du en stærkere magnet.


    Forøg antallet af viklinger

    Styrken af en elektromagnet, også kendt som dens magnetomotoriske kraft (mmf), er direkte proportional med ikke kun strømmen (I), men også antallet af viklinger (n) omkring magnetventilen. At øge antallet af viklinger er sandsynligvis den nemmeste måde at øge styrken på en elektromagnet. Da mmf \u003d nI fordobler antallet af viklinger styrken af magneten. Det er fint at pakke ledningerne i lag omkring magnetventilen. Magnetfeltet påvirkes ikke, når ledninger er i kontakt med hinanden.
    Brug en ferromagnetisk kerne

    Hvis du vil, kan du oprette en elektromagnet ved at pakke ledninger rundt om en brugt papirhåndklæderulle, men hvis du vil have en stærk magnet, pak dem omkring en jernkerne i stedet. Jern er et magnetisk materiale, og det magnetiseres, når du tænder for strømmen. Dette giver dig faktisk to magneter til prisen for en. Stål indeholder jern, så det vil opføre sig på samme måde, skønt ikke så stærkt. To andre ferromagnetiske metaller, du måske støder på, er nikkel og kobolt.