Elektromagnit: Versiyalar orasidagi farq

Kontent oʻchirildi Kontent qoʻshildi

Inline

28-Iyul 2022, 12:17 dagi koʻrinishi

Elektromagnit magnit maydonning elektr toki tomonidan ishlab chiqarilgan magnit turidir. Elektromagnitlar odatda g'altak ichiga o'ralgan simdan iborat. Sim orqali o'tadigan tok sim o'rami orasida to'plangan magnit maydon hosil qiladi, bu g'altakning markazini bildiradi. Tok o'chirilganda magnit maydon ham yo'qoladi. Sim o'ramlari ko'pincha temir kabi ferromagnit yoki ferromagnetik materiallardan yasalgan magnit o'zak atrofida o'raladi; magnit o'zak magnit oqimini to'playdi va yanada kuchli magnit hosil qiladi.

Elektromagnitning doimiy magnitdan asosiy afzalligi shundaki, magnit maydonni o'ramdagi elektr tokini nazorat qilish orqali tezda o'zgartirish mumkin. Biroq, doimiy magnit tashqi quvvatga muhtoj emas, elektromagnit esa magnit maydonni ushlab turish uchun doimiy tokni talab qiladi.

Elektromagnitlar dvigatellar, generatorlar, elektromexanik solenoidlar, relelar, dinamiklar, qattiq disklar, MRI mashinalari, ilmiy asboblar va magnit ajratish uskunalari kabi boshqa elektr qurilmalarning komponentlari sifatida keng qo'llaniladi. Elektromagnitlar sanoatda temir va po'lat parchalari kabi og'ir temir buyumlarni olish va ko'chirish uchun ham qo'llaniladi.

Tarixi

Daniyalik olim Xans Kristian Ørsted 1820-yilda elektr tok magnit maydon hosil qilishini aniqladi. Britaniyalik olim Uilyam Sturgeon 1824-yilda elektromagnitni ixtiro qildi. Uning birinchi elektromagniti taqasimon temir bo'lagi bo'lib, u taxminan 18 o'ram mis sim bilan o'ralgan edi (o'sha paytda izolyatsiyalangan sim yo'q edi). Temir taqa esaa izolyatsiya qilish uchun laklangan edi. G'altakdan tok o'tkazilganda, temir magnitlangan bo'lib, boshqa temir bo'laklarini o'ziga tortdi; tok to'xtatilganda, u magnitlanishni yo'qotdi. Sturgeon o'z tajribasida, uning og'irligi bor-yo'g'i yetti unsiya (taxminan 200 gramm) bo'lgan elektromagnit bilan to'qqiz funt (taxminan 4 kilogramm) vaznni ko'tarishi mumkinligini ko'rsatdi. Biroq, Sturgeon magnitlari zaif edi, chunki u ishlatgan izolyatsiyalanmagan sim faqat yadro atrofidagi bir oraliq qatlamga o'ralgan bo'lib, o'ramlar sonini cheklab qo'ygan.

Elektromagnitlarning qo'llanilishi

Portativ elektromagnitlar dastlab materialni faqat bir joyda ushlab turish uchun mo'ljallangan; misol ko'taruvchi magnitdir. Tortishuvchi elektromagnit kuch ta'sirida biror narsani harakatga keltiradi^[2].

Elektromagnitlar elektr va elektromexanik qurilmalarda juda keng qo'llaniladi, jumladan:

Dvigatellar va generatorlar
Transformatorlar
Relelar
Elektr qo'ng'iroqlari va signallari
Dinamiklar va naushniklar
Valflar kabi aktuatorlar
Magnit xotira va ma'lumotlarni saqlash uskunalari: magnitafonlar, videomagnitofonlar, qattiq disklar
MRI apparatlari
Mass- spektrometrlar kabi ilmiy uskunalar
Zarracha tezlatgichlari
Magnit qulflar
Magnitni magnit bo'lmagan materiallardan ajratish uchun ishlatiladigan magnit ajratish uskunasi, masalan, qora metallni boshqa materiallardan parchalanishdan ajratish.
Sanoat ko'tarish magnitlari
magnit levitatsiya, maglev poezdida yoki poezdlarda ishlatiladi
Ovqat pishirish, ishlab chiqarish va gipertermiya terapiyasi uchun induksion isitish

Fizika

Sim orqali oqim (I) magnit maydonini (B) hosil qiladi. Maydon o'ng qo'l qoidasiga muvofiq yo'naltirilgan.

G'altak orqali tok o'tishi natijasida hosil bo'lgan magnit maydon

Simda oqayotgan elektr toki Amper qonuniga ko'ra sim atrofida magnit maydon hosil qiladi (rasmga qarang). Magnit maydonni to'plash uchun elektromagnitda sim o'zak materialga o'raladi^[3]. Simning barcha o'ramlarining magnit maydoni o'zak markazidan o'tib, u yerda kuchli magnit maydon hosil qiladi^[3]. To'g'ri trubka (spiral) shaklini hosil qiluvchi g'altak solenoid deb ataladi^[1]^[3].

Simdan tok o'tganda uning hosil qilgan magnit maydon yo'nalishini o'ng qo'l qoidasi yordamida topish mumkin^[4]^[5]. Agar o'ng qo'lning barmoqlari (an'anaviy oqim, musbat zaryad oqimi) o'zakka o'ralgan simdan oqayotgan tok yo'nalishiga mos tushsa, bosh barmog'imiz o'zak ichidagi maydon yo'nalishiga ishora qiladi. Maydon chiziqlari chiqadigan magnitning tomoni shimoliy qutb sifatida belgilanadi.

Amper qonuni

Quyidagi o'zgaruvchilarning ta'riflari uchun maqolaning oxiridagi qutiga qarang.

Umumiy holatda elektromagnitlarning magnit maydoni Amper qonuni bilan berilgan: har qanday yopiq halqa atrofidagi magnitlanish maydonining H integrali halqadan o'tadigan oqim yig'indisiga teng ekanligini aytadi.

\int \mathbf {J} \cdot d\mathbf {A} =\oint \mathbf {H} \cdot d\mathbf {l}

Tokning har bir kichik segmenti uchun magnit maydonni beradigan boshqa tenglama Bio-Savar qonunidir . Ferromagnit materiallarning magnit maydoni va kuchini hisoblash ikki sababga ko'ra qiyin. Birinchidan, maydonning kuchi nuqtadan nuqtaga murakkab tarzda o'zgarib turadi, ayniqsa o'zakdan tashqarida va havo bo'shliqlarida. Ikkinchidan, B magnit maydoni va quvvati oqimning chiziqli bo'lmagan funksiyalari bo'lib, ishlatiladigan asosiy material uchun B va H o'rtasidagi chiziqli bo'lmagan munosabatga bog'liq. Aniq hisob-kitoblar uchun chekli elementlar usuli yordamida magnit maydon modelini ishlab chiqaradigan kompyuter dasturlari qo'llaniladi.

Magnit o'zak

Magnit o'zakning materiali (ko'pincha temir yoki po'latdan yasalgan) kichik magnitlar kabi ishlaydigan kichik magnit domenlar iborat (qarang: Ferromagnetizm ). Elektromagnitdagi tok yoqilishidan oldin, temir yadrosidagi domenlar tasodifiy yo'nalishlarga yo'nalgan bo'ladi, shuning uchun ularning kichik magnit maydonlari bir-birini nollashtiradi. Shuning uchun temirning xususiy magnit maydoni yo'q. Temirga o'ralgan sim orqali tok o'tkazilganda, uning magnit maydoni temirga kirib boradi va domenlarning magnit maydonga parallel ravishda joylashishiga olib keladi, shuning uchun ularning kichik magnit maydonlari sim maydoniga qo'shilib, katta magnit maydon hosil qiladi. O'zakning vazifasi maydonni jamlashdan iborat bo'lib, magnit maydon havodan o'tgandan ko'ra o'zakdan osonroq o'tadi.

Magnit kontur - doimiy B maydonining yaqinlashishi

Lorents kuchlari

Kuchli elektromagnitlarda magnit maydon Lorents kuchi ( $q\mathbf {v} \times \mathbf {B} \,$ sim ichidagi harakatlanuvchi zaryadlarga ta'sir qiladi) tufayli o'ramlarning har bir burilishiga kuch ta'sir qiladi. Lorents kuchi simning o'qiga ham, magnit maydoniga ham perpendikulyar. Buni magnit maydon chiziqlari orasidagi bosim sifatida ko'rish mumkin, ularni bir-biridan itaradi. Elektromagnitning o'rashiga ikkita ta'sir ko'rsatadi:

G'altakning o'qi ichidagi maydon chiziqlari o'ramlarning har bir burilishiga radial kuch ta'sir qiladi va ularni barcha yo'nalishlarda g'altakdan tashqariga intiladi. Bu simda mexanik kuchlanishga olib keladi.
G'altakning har bir burilishi orasidagi maydon chiziqlari qo'shni burilishlar o'rtasida jozibador kuchni ta'minlaydi va ularni bir-biriga tortishga intiladi.

^{[ <span title="This claim needs references to reliable sources. (July 2020)">iqtibos kerak</span> ]}

Atamalar ta'rifi

Atama	Ahamiyati	Birlik
$A\,$	yadroning kesma maydoni	kvadrat metr
$B\,$	Magnit maydon (magnit oqimi zichligi)	Tesla
$F\,$	Magnit maydon tomonidan ta'sir qiluvchi kuch	Nyuton
$H\,$	Magnit maydoni	amper/metr
$I\,$	O'ramdan oquvchi tok kuchi	amper
$L\,$	Magnit maydon yo'lining umumiy uzunligi $L_{\mathrm {core} }+L_{\mathrm {gap} }\,$	metr
$L_{\mathrm {core} }\,$	Yadro materialidagi magnit maydon yo'lining uzunligi	metr
$L_{\mathrm {gap} }\,$	Havo bo'shliqlarida magnit maydon yo'lining uzunligi	metr
$m_{1},m_{2}\,$	Elektromagnitning qutb kuchi	amper metr
$\mu \,$	Elektromagnit o'zak materialining o'tkazuvchanligi	nyuton/kvadrat amper
$\mu _{0}\,$	vakuum (yoki havo) o'tkazuvchanligi = 4p (10 ^-7 )	nyuton/kvadrat amper
$\mu _{r}\,$	Elektromagnit yadro materialining nisbiy o'tkazuvchanligi	-
$N\,$	Elektromagnitdagi simning burilish soni	-
$r\,$	Ikki elektromagnitning qutblari orasidagi masofa	metr

Shuningdek qarang

Dipol magnit - magnitning eng asosiy shakli
Elektromagnetizm
Elektromagnit magnit - qattiq magnitlangan elektromagnit joylashuvi
Portlash bilan pompalanadigan oqim siqish generatori
Magnit rulman
Impulsli maydon magniti
To'rt kutupli magnit - asosan zaryadlangan zarrachalarning harakatiga ta'sir qilish uchun ishlatiladigan magnitlar va elektromagnitlarning kombinatsiyasi

Ma'lumotnomalar

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 Nave. „Electromagnet“. Hyperphysics. Dept. of Physics and Astronomy, Georgia State Univ. (2012). 2014-yil 22-sentyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2014-yil 17-sentyabr.
↑ Dawes, Chester L. „Electrical Engineering“,. Standard Handbook for Mechanical Engineers, 7th Baumeister: , McGraw-Hill, 1967.
↑ ^3,0 ^3,1 ^3,2 Merzouki, Rochdi. Intelligent Mechatronic Systems: Modeling, Control and Diagnosis. Springer Science & Business Media, 2012 — 403–405 bet. ISBN 978-1447146285.
↑ Millikin, Robert. Elements of Electricity. Chicago: American Technical Society, 1917 — 125 bet.
↑ Fleming, John Ambrose. Short Lectures to Electrical Artisans, 4th Ed. London: E.& F. N. Spon, 1892 — 38–40 bet.

Havolalar

Mini-dan Mighty-ga magnitlar: elektromagnitlar va boshqa magnitlar bo'yicha astar Milliy yuqori magnit maydon laboratoriyasi
Magnit maydonlar va kuchlar Cuyahoga jamoat kolleji
Oklaxoma universiteti Geologiya va geofizika fundamental aloqalar maktabi

[Hyperphysics-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 Nave. „Electromagnet“. Hyperphysics. Dept. of Physics and Astronomy, Georgia State Univ. (2012). 2014-yil 22-sentyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2014-yil 17-sentyabr.

[Marks_105-2] Dawes, Chester L. „Electrical Engineering“,. Standard Handbook for Mechanical Engineers, 7th Baumeister: , McGraw-Hill, 1967.

[Merzouki-3] 3,0 ^3,1 ^3,2 Merzouki, Rochdi. Intelligent Mechatronic Systems: Modeling, Control and Diagnosis. Springer Science & Business Media, 2012 — 403–405 bet. ISBN 978-1447146285.

[4] Millikin, Robert. Elements of Electricity. Chicago: American Technical Society, 1917 — 125 bet.

[5] Fleming, John Ambrose. Short Lectures to Electrical Artisans, 4th Ed. London: E.& F. N. Spon, 1892 — 38–40 bet.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]