1-الکترومغناطیس

الکترومغناطیس

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

برای پوشش گسترده تر این موضوع، الکترومغناطیس را ببینید .

یک آهنربای الکتریکی ساده متشکل از سیم پیچی که دور یک هسته آهنی پیچیده شده است. هسته ای از مواد فرومغناطیسی مانند آهن باعث افزایش میدان مغناطیسی ایجاد شده می شود. [1] قدرت میدان مغناطیسی تولید شده متناسب با مقدار جریان عبوری از سیم پیچ است. [1]

میدان مغناطیسی تولید شده توسط یک سلونوئید (سیم پیچ). این نقاشی یک مقطع از مرکز سیم پیچ را نشان می دهد. صلیب ها سیم هایی هستند که جریان در آنها به صفحه می رود. نقطه ها سیم هایی هستند که جریان در آنها از صفحه به سمت بالا حرکت می کند.

آهنربای الکتریکی نوعی آهنربا است که در آن میدان مغناطیسی توسط جریان الکتریکی تولید می شود . الکترومغناطیس ها معمولاً از سیم پیچیده شده در یک سیم پیچ تشکیل شده اند . جریانی که از سیم عبور می کند میدان مغناطیسی ایجاد می کند که در سوراخ مرکز سیم پیچ متمرکز می شود . میدان مغناطیسی با قطع جریان ناپدید می شود. پیچ های سیم اغلب به دور یک هسته مغناطیسی ساخته شده از مواد فرومغناطیسی یا فرومغناطیسی مانند آهن پیچیده می شوند . هسته مغناطیسی شار مغناطیسی را متمرکز می کند و آهنربای قوی تری می سازد.

مزیت اصلی آهنربای الکتریکی نسبت به آهنربای دائمی این است که میدان مغناطیسی را می توان با کنترل مقدار جریان الکتریکی در سیم پیچ به سرعت تغییر داد. با این حال، برخلاف آهنربای دائمی که نیازی به برق ندارد، یک آهنربای الکتریکی برای حفظ میدان مغناطیسی به جریان پیوسته نیاز دارد.

الکترومغناطیس ها به طور گسترده ای به عنوان اجزای دیگر دستگاه های الکتریکی مانند موتورها ، ژنراتورها ، سلونوئیدهای الکترومکانیکی ، رله ها ، بلندگوها ، هارد دیسک ها ، دستگاه های MRI ، ابزارهای علمی و تجهیزات جداسازی مغناطیسی استفاده می شوند . الکترومغناطیس همچنین در صنعت برای چیدن و جابجایی اجسام آهنی سنگین مانند آهن قراضه و فولاد استفاده می شود. [2]

تاریخچه [ ویرایش ]

آهنربای الکتریکی استورجن، 1824

یکی از آهنرباهای الکتریکی هنری که می توانست صدها پوند را بلند کند، دهه 1830

نمای نزدیک از آهنربای الکتریکی بزرگ هنری

هانس کریستین اورستد دانشمند دانمارکی در سال 1820 کشف کرد که جریان های الکتریکی میدان های مغناطیسی ایجاد می کنند. در همان سال، دانشمند فرانسوی آندره ماری آمپر نشان داد که آهن را می توان با قرار دادن آن در یک شیر برقی تغذیه شده با برق مغناطیسی کرد. دانشمند بریتانیایی ویلیام استورجن آهنربای الکتریکی را در سال 1824 اختراع کرد. [3] [4] اولین آهنربای الکتریکی او یک قطعه آهنی نعل اسبی بود که با حدود 18 دور سیم مسی لخت پیچیده شده بود ( سیم عایق در آن زمان وجود نداشت). آهن را لاک زده بودند تا از سیم پیچ ها عایق شود. هنگامی که جریانی از سیم پیچ عبور می کرد، آهن مغناطیسی می شد و سایر قطعات آهن را جذب می کرد. هنگامی که جریان متوقف شد، مغناطش خود را از دست داد. استورجن قدرت خود را با نشان دادن این که اگرچه تنها هفت اونس (تقریباً 200 گرم) وزن دارد، نشان داد، اما با استفاده از جریان یک منبع تغذیه تک سلولی می‌تواند 9 پوند (تقریباً 4 کیلوگرم) را بلند کند. با این حال، آهنرباهای استورجن ضعیف بودند، زیرا سیم بدون عایق مورد استفاده او تنها می‌توانست در یک لایه دور هسته پیچیده شود و تعداد چرخش‌ها را محدود کند.

در آغاز سال 1830، جوزف هنری ، دانشمند آمریکایی، به طور سیستماتیک آهنربای الکتریکی را بهبود بخشید و رایج کرد. [5] [6] با استفاده از سیم عایق بندی شده توسط نخ ابریشم، و با الهام از استفاده شوایگر از سیم پیچ های متعدد برای ساخت یک گالوانومتر ، [ 7] او توانست چندین لایه سیم را بر روی هسته ها بپیچد و آهنرباهای قدرتمندی ایجاد کند. هزاران دور سیم، از جمله یکی که می تواند 2063 پوند (936 کیلوگرم) را تحمل کند. اولین استفاده عمده از آهنرباهای الکتریکی در صداهای تلگراف بود .

نظریه حوزه مغناطیسی نحوه کار هسته های فرومغناطیسی اولین بار در سال 1906 توسط فیزیکدان فرانسوی پیر ارنست وایس ارائه شد و نظریه مکانیک کوانتومی مدرن فرومغناطیس در دهه 1920 توسط ورنر هایزنبرگ ، لو لاندو ، فلیکس بلوخ و دیگران ارائه شد.

کاربردهای الکترومغناطیس [ ویرایش ]

آهن ضایعات آهنربایی بالابر صنعتی، 1914

یک الکترومغناطیس متحرک، آهنربایی است که فقط برای نگه داشتن مواد در جای خود طراحی شده است. یک مثال آهنربای بالابر است. یک آهنربای الکتریکی کششی نیرویی وارد می کند و چیزی را حرکت می دهد. [8]

الکترومغناطیس به طور گسترده ای در دستگاه های الکتریکی و الکترومکانیکی استفاده می شود ، از جمله: