Zastosowanie elektromagnesów

ZASTOSOWANIE ELEKTROMAGNESU

Start

SPIS TREŚCI

Historia

Budowa

Podział

Zastosowanie

Elektromagnes – jest to rodzaj magnesu, który wytwarza pole magnetyczne po podłączeniu do prądu, natomiast po jego wyłączeniu z prądu pole magnetyczne zanika.

Co to jest elektromagnes?

Kto zbudował Pierwszy elektromagnes?

Twórcą pierwszego elektromagnesu jest Wiliam Sturgeon. Angielski inżynier elektryk żyjący w latach 1783-1850. W 1825 roku zbudował elektromagnes - był to kawałek żelaza w kształcie podkowy, owinięty luźno nawiniętą cewką o kilku zwojach. Kiedy prąd przepływał przez cewkę, elektromagnes stał się namagnesowany, a kiedy prąd został zatrzymany, cewka została rozmagnesowana. Od tamtej pory elektromagnes znalazł mnóstwo zastosowań praktycznych.

Z czego zbudowany jest elektromagnes?

Elektromagnes zbudowany jest z cewki nawiniętej przeważnie na rdzeniu ferromagnetycznym o otwartym obwodzie magnetycznym, zwiększającym natężenia pola magnetycznego w części otoczenia zwojnicy.

Budowa elektromagnesu

Podział elektromagnesów

Elektromagnesy możemy podzielić na 4 podstawowe grupy:

elektromagnes prądu stałego

elektromagnes spolaryzowany

elektromagnes prądu zmiennego

elektromagnes nadprzewodnikowy

Podział elektromagnesów

W elektromagnesach prądu stałego strumień magnetyczny istnieje tylko wtedy, gdy przez cewkę przepływa prąd elektryczny. Jeżeli prąd nie płynie, to strumień magnetyczny wynosi 0 Wb - (gdzie Wb – Weber jest jednostką strumienia indukcji magnetycznej w układzie SI).

Elektromagnes spolaryzowany

Niezależnie od strumienia magnetycznego, jaki powstaje pod wpływem przepływu prądu elektrycznego, istnieje stały strumień magnetyczny. Jest on wytwarzany przez magnes stały. Te elektromagnesy "rozróżniają" kierunek przepływu prądu zasilającego i dlatego stosowane są w przekaźnikach.

Elektromagnes prądu stałego

Strumień magnetyczny zmienia się co do kierunku i wielkości, a w konsekwencji siła elektromagnesu pulsuje od zera do maksimum z częstotliwością dwukrotnie większą od częstotliwości prądu zasilającego

Elektromagnes prądu zmiennego

Uzwojenie takiego magnesu wykonane jest z materiałów nadprzewodzących, np. stopu niobu z tytanem, które nie wykazują żadnego oporu elektrycznego w bardzo niskich temperaturach. Takie wykonanie pozwala uzyskiwać pola magnetyczne o natężeniu dochodzącym do 1000 A/m.

Elektromagnes nadprzewodnikowy

Podział elektromagnesów

ZASTOSOWANIA ELEKTROMAGNESÓW W ŻYCIU CODZIENNYM

Zamek elektryczny stosowany często przy drzwiach wejściowych. Głównymi elmentami tego zamku są obwody elektryczne ze zwojnicą i stalową lub żelazną zasuwą. Zasuwa ma taki kształt i jest tak umieszczona, że po zamknięciu obwodu jest przyciagana przez elektromagnes. Po zwolnieniu przycisku zamykajacego obwód elektryczny spręzyny przyciągają zasuwę z powrotem do pozycji blokujacej otwierane drzwi.

Dzwonek elektryczny

W dzwonku elektrycznym po włączeniu prądu elektromagnes przyciąga młoteczek do dzwonka. Ruch młoteczka przerywa obwód elektryczny i sprężynujący młoteczek powraca do poprzedniej pozycji. Wówczas prąd zaczyna znowu płynąć i sytuacja się powtarza. Dzwonek dzwoni tak długo, aż prąd zostanie wyłączony.

Dźwig elektromagnetyczny

Elektromagnesy są używane w składnicach złomu do segregacji i transportu złomu żelaznego. Po wyłączeniu prądu pole znika i wtedy unoszony ładunek spada. Służą także do utrzymywania stalowych i żeliwnych elementów poddawanych obróbce mechanicznej.

Bezpiecznik elektryczny

Bezpiecznik elektryczny to zabezpieczenie elektryczne instalacji elektrycznej i odbiorników elektrycznych przed skutkami wynikającymi z powodu wystąpienia nadmiernego natężenia prądu w określonym czasie, polegające na przerwaniu przepływu prądu. W przypadku wystąpienia zwarcia elektromagnes umieszczony wewnątrz wyłącznika zwalnia naciąg sprężyny, która następnie rozwiera styki i przerywa obwód. Działanie to jest natychmiastowe, niezależne od wartości prądu zwarcia.

Silnik elektryczny to maszyna elektryczna, w której energia elektryczna zamieniana jest na energię mechaniczną. Działają one dzięki wzajemnemu oddziaływaniu magnesów z elektromagnesami, czyli wykorzystaniu oddziaływania magnetycznego.

Silnik elektryczny

Urządzenie przekształcające energię mechaniczną w energię elektryczną. Jest rodzajem maszyny elektrycznej i generatora elektrycznego. Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Dzieje się to dzięki względnemu ruchowi przewodnika i zewnętrznego pola magnetycznego.

Prądnica

Elektrony emitowane przez katodę, trafiają do trzech dział elektronowych. Działa formują elektrony z katody w wąską wiązkę i wystrzeliwują ją. Wiązka przyśpieszana przez anodę uderza w powierzchnię ekranu pokrytą luminoforem wywołując jego świecenie. Aby dało się rozświetlić każdy punkt powierzchni ekranu wiązka musi być odchylana w dwóch kierunkach. Do odchylenia wiązki elektronów wykorzystywane jest pole magnetyczne wytwarzane przez cewki odchylające. Kąt odchylenia wiązki elektronów od linii prostej jest proporcjonalny do natężenia pola magnetycznego, czyli do natężenia prądu elektrycznego płynącego przez cewki.

Lampa kineskopowa

Przepływ prądu o częstotliwości akustycznej powoduje powstanie zmiennego pola magnetycznego. Pole to magnesuje rdzeń ferromagnetyczny połączony z membraną. Przyciąganie i odpychanie rdzenia powoduje drgania membrany.

Głośnik, słuchawka telefoniczna

Mikrofon był zbudowany z metalowej membrany, która wytwarzała drgania powstające pod wpływem fal dźwiękowych mówiącego. Drgania, o których mowa, były przekształcane przez elektromagnes.

Przekaźniki elektromagnetyczne działają na zasadzie elektromagnesu: prąd płynący w zwojnicy przekaźnika wywołuje pole magnetyczne, które przyciąga stalową zworę (zwaną też kotwicą) zamykającą lub otwierającą odpowiedni styk lub ich zestaw.

Stycznik to urządzenie pełniące funkcję łącznika elektrycznego. Ma on dwa położenia styków jedno z nich jest położeniem przewodzącym. Stycznik musi rozłączać i załączać obwód elektryczny oraz pracować pod dużym obciążeniem prądowym.

Przekaźnik, stycznik

Kolej magnetyczna

Kolej poruszająca się bez styku pojazdu z torem, dzięki unoszeniu elektromagnetycznemu przez odpychanie się lub przyciąganie magnesów stałych lub układ elektromagnesów ułożonych w torze i umieszczonych w pojeździe.

Akcelerator kołowy

Ogromnych elektromagnesów używa się w badaniach naukowych dotyczących budowy i rozpadu jąder atomowych oraz cząteczek elementarnych. Na zdjęciu widać znajdujący się w Laboratorium Fermiego w USA akcelerator kołowy. Elektromagnes służy m.in. do zakrzywiania toru cząstek, które się w nim poruszaja.

Zastosowania elektromagnesów w Medycynie

W medycynie dzięki elektromagnesom

• można usuwać z oczu pacjentów ciała obce w postaci opiłków z żelaza,
• można usuwać różne żelazne przedmiot z przewodu pokarmowego, zabiegi te wykonywane są z użyciem specjalistycznych sond, dzięki którym udaje się uniknąć zabiegu operacyjnego,

• elektromagnesy wykorzystują również akceleratory, czyli urządzenia do akceleracji cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym,

• magnesy nadprzewodzące są podstawową częścią tomografów komputerowych,

Urządzenia te dzięki wykorzystaniu jądrowego rezonansu magnetycznego pozwalają w sposób bezdotykowy uzyskać obraz wnętrza ciała ludzkiego w trakcie badania pacjent umieszczany jest w cewce z nadprzewodnika, następnym krokiem podczas badania jest włączenie silnego pola magnetycznego, do fragmentu ciała wysyłane są fale radiowe. Badany obszar reaguje przez wytwarzanie przez jądra atomów słabych fal elektromagnetycznych. Są one zbierane przez detektor i następnie analizowane.

Animowana sekwencja przekrojów strzałkowych ludzkiego mózgu wykonana techniką MRI.

Rezonans magnetyczny

Aparat MRI

http://pl.wikipedia.org/wiki/William_Sturgeon http://science.howstuffworks.com/electromagnet2.htm http://pl.wikipedia.org/wiki/Magnes https://www.greelane.com/pl/humanistyka/historia-i-kultura/who-invented-the-electromagnet-1991678/ https://e-hak24.pl/informacje/elektromagnesy-w-transporcie-bliskim-ii www.santrade.pl www. gadzetomania.pl pl.hoboetc.com www.hak.com.pl www.wikipedia.org pl.bridgecranemanufacturer.com www.scholaris.pl www.wyborcza.pl Spotkanie z fizyką, Nowa Erawww.youtube.com https://elektronikab2b.pl/technika/50153-przekaznik-czy-stycznik

Źródła

Dziękujemy!

Magdalena Michalak

Izabella Strecker