Electroimán
Categoría abierta: Regla del amperio
Un dispositivo con un núcleo de hierro en su interior que utiliza una bobina que transporta corriente para hacerlo magnético como un imán. Se llama Electroimán, y su nombre científico en inglés es Solenoid. Suele tener forma de barra o pezuña. El núcleo de hierro debe estar hecho de hierro dulce o acero al silicio que sea fácil de magnetizar y perder magnetismo. Un electroimán de este tipo es magnético cuando se activa y desaparece cuando se corta la alimentación. Los electroimanes tienen muchas ventajas: la presencia o ausencia de magnetismo en el electroimán se puede controlar encendiendo o apagando la corriente. El tamaño del imán se puede controlar mediante la fuerza de la corriente o el número de vueltas de la bobina. El tamaño del imán también se puede controlar cambiando la resistencia para controlar el tamaño de la corriente. Los electroimanes se utilizan ampliamente en la vida diaria. El electroimán es una aplicación del efecto magnético actual (electromagnetismo) y está estrechamente relacionado con la vida, como relés electromagnéticos, grúas electromagnéticas, trenes maglev, etc.
Un solenoide energizado con un núcleo de hierro en su interior se llama electroimán. Cuando se inserta un núcleo de hierro dentro de un solenoide energizado, el núcleo de hierro es magnetizado por el campo magnético del solenoide energizado. El núcleo de hierro magnetizado también se convierte en un imán, de modo que el magnetismo del solenoide aumenta considerablemente debido a la superposición de los dos campos magnéticos. Para fortalecer el electroimán, el núcleo de hierro generalmente tiene forma de zapato. Pero tenga en cuenta que las bobinas en el núcleo de hierro con pezuñas están enrolladas en direcciones opuestas, un lado debe estar en el sentido de las agujas del reloj y el otro debe estar en el sentido contrario a las agujas del reloj. Si las direcciones de bobinado son las mismas, los efectos magnetizantes de las dos bobinas sobre el núcleo de hierro se cancelarán entre sí, haciendo que el núcleo de hierro no sea magnético. Además, el núcleo del electroimán está hecho de hierro dulce, no de acero. De lo contrario, una vez magnetizado el acero, mantendrá el magnetismo durante mucho tiempo y no podrá desmagnetizarse. Entonces la fuerza de su magnetismo no podrá controlarse mediante el tamaño de la corriente y se perderán las ventajas de los electroimanes. p>La invención de los electroimanes
En 1822, los físicos franceses Arago y Lussac descubrieron que cuando la corriente eléctrica pasa a través de un devanado que contiene hierro, puede magnetizar el hierro del devanado. En realidad, este fue el descubrimiento original del principio de los electroimanes. En 1823, Sturgeon también llevó a cabo un experimento similar: enrolló 18 vueltas de alambre de cobre desnudo en una varilla de hierro en forma de U que no era una varilla magnética. Cuando el alambre de cobre se conectó a la batería voltaica, se enrolló alrededor de la U. varilla de hierro en forma de U. La bobina de cobre de la varilla de hierro en forma de U genera un campo magnético denso, convirtiendo así la varilla de hierro en forma de U en un "electroimán". La energía magnética de este tipo de electroimán es muchas veces mayor que la de un imán permanente. Puede absorber bloques de hierro que son 20 veces más pesados que él. Cuando se corta la energía, la varilla de hierro en forma de U no puede absorber ningún bloque de hierro. y se convierte en una barra de hierro ordinaria.
El invento del electroimán de Sturgeon abrió los ojos a la brillante perspectiva de convertir la energía eléctrica en energía magnética. Este invento pronto se extendió en el Reino Unido, los Estados Unidos y algunos países costeros de Europa occidental.
En 1829, el electricista estadounidense Henry hizo algunas innovaciones en el dispositivo electroimán Sturgeon. Los cables aislados reemplazaron a los cables de cobre desnudos, por lo que no había necesidad de preocuparse por sufrir un cortocircuito si los cables de cobre estaban demasiado cerca. Dado que los cables tienen una capa aislante, se pueden enrollar firmemente en círculos, ya que cuanto más densas son las bobinas, más fuerte es el campo magnético generado, lo que mejora en gran medida la capacidad de convertir energía eléctrica en energía magnética. En 1831, Henry produjo a prueba un electroimán más nuevo, aunque no era de gran tamaño, podía recoger una tonelada de hierro.
La invención del electroimán también mejoró mucho la potencia del generador.
Introducción a los electroimanes: Los electroimanes se pueden dividir en dos tipos: electroimanes de CC y electroimanes de CA. Si los electroimanes se dividen según sus usos, se pueden dividir en los siguientes cinco tipos: (1) Electroimanes de tracción: se utilizan principalmente para arrastrar dispositivos mecánicos y abrir o cerrar varias válvulas para realizar tareas de control automático. (2) Electroimán de elevación: se utiliza como dispositivo de elevación para levantar lingotes de acero, acero, arena de hierro y otros materiales ferromagnéticos. (3) Electroimán de frenado: se utiliza principalmente para frenar el motor y lograr un estacionamiento preciso. (4) El sistema electromagnético de aparatos eléctricos automáticos, como el sistema electromagnético de relés y contactores electromagnéticos, disparadores electromagnéticos de interruptores automáticos y electroimanes de funcionamiento, etc. (5) Electroimanes para otros usos, como por ejemplo platos electromagnéticos para amoladoras y vibradores electromagnéticos.
Regla del Amperio
Categoría abierta: Física
Regla
Indica la relación entre la corriente y la dirección de las líneas del campo magnético del campo magnético excitado por la corriente La regla también se llama regla de la espiral derecha.
(1) Regla de Ampere para cables rectos energizados (Regla de Ampere 1): Sostenga el cable recto energizado con su mano derecha y deje que su pulgar apunte en la dirección de la corriente. Luego los cuatro dedos apunten hacia el. líneas del campo magnético La dirección circundante de El extremo señalado es el polo N del solenoide energizado
Propiedades
La ley de Ampere para la corriente lineal también se aplica a un pequeño segmento de corriente lineal. Se puede considerar que la corriente del anillo está compuesta de muchas pequeñas corrientes en línea recta. Para cada pequeña corriente en línea recta, la dirección de la intensidad de la inducción magnética en el eje central de la corriente del anillo se puede determinar utilizando la regla de la corriente lineal de Ampere. Superpuestas, obtenemos la dirección de las líneas del campo magnético en el eje central de la corriente anular. La regla de Ampere para la corriente lineal es básica. La regla de Ampere para la corriente lineal se puede derivar de la regla de Ampere para la corriente lineal. La regla de Ampere para la corriente lineal también es aplicable al campo magnético generado por el movimiento lineal de la carga. de la corriente es la misma que la dirección del movimiento de la carga positiva. Igual que la dirección del movimiento de las cargas negativas.
Inspirado por el actual experimento del efecto magnético de H.C. Oersted y una serie de otros experimentos, A.-M. Ampere se dio cuenta de que la esencia de los fenómenos magnéticos es la corriente eléctrica y combinó varias interacciones que involucran corriente eléctrica e imanes. Se reduce a la interacción entre corrientes, y se plantea el problema básico de encontrar las reglas de interacción de los elementos actuales. Para superar la dificultad de la medición directa de elementos de corriente aislados, Ampere diseñó cuidadosamente cuatro experimentos de visualización cero acompañados de un análisis teórico riguroso y obtuvo los resultados. Sin embargo, debido a que Ampere sostenía el concepto de acción electromagnética a distancia, una vez impuso en el análisis teórico la suposición de que la fuerza entre dos elementos actuales se produce a lo largo de la línea de conexión, esperando cumplir con la tercera ley de Newton, lo que hizo que la conclusión fuera errónea. La fórmula anterior es el resultado de la corrección después de descartar la suposición incorrecta de que la fuerza está a lo largo de la línea de conexión. Desde la perspectiva de la acción cercana, debe entenderse que el elemento actual genera un campo magnético y el campo magnético ejerce una fuerza sobre otro elemento actual.
La ley de Ampère es equivalente a la ley de Coulomb y es la ley experimental básica de la interacción magnética. Determina las propiedades de los campos magnéticos y proporciona una forma de calcular las interacciones actuales.
Fórmula de la fuerza de Ampere
La fuerza df12 que ejerce el elemento actual I1dι sobre otro elemento actual I2dι a una distancia de γ12 es:
μ0 I1I2dι2 × (dι1 × γ12)
df12 = —— ————————————
4π γ123
En la fórmula, las direcciones de dι1 y dι2 son ambos la dirección de la corriente; γ12 es el vector radial de I1dι a I2dι. La ley de Ampere se puede dividir en dos partes. Una es que el campo magnético generado por el elemento actual Idι (es decir, el I1dι mencionado anteriormente) en γ (es decir, el γ12 mencionado anteriormente) es
μ0 Idι × γ
dB = —— —————
4π γ3
Esta es la ley de Pitágoras. La segunda es la fuerza df (es decir, la df12 anterior) que recibe el elemento actual Idl (el I2dι2 mencionado anteriormente) en el campo magnético B es:
df = Idι × B