Мақалада электромагнит деген не, ол қандай принципте орналасқаны және магниттің бұл түрі қандай аймақтарда қолданылатыны сипатталған.
Магнитизм
Ең таңғажайып, бірақ қарапайым физикалық реакциялардың бірі – магнетизм. Үш мың жылдан астам уақыт бұрын ежелгі Греция мен Қытайдың көптеген ғалымдары «магниттік тастардың» ерекше қасиеттерін білген.
Біздің уақытта сіз ешкімді магниттермен таң қалдырмайсыз, тіпті ең күшті - неодим негізіндегі магниттермен. Олар көбінесе әшекейлер ретінде сатылады немесе әртүрлі құрылғылар мен механизмдердің ішінен табуға болады. Дегенмен, магнетизмнің ғылыми-техникалық прогрес үшін қаншалықты маңызды екенін аз адамдар біледі.
Бірақ 19 ғасырдың басында электромагнит сияқты құрылғы жасалды. Сонымен, электромагнит дегеніміз не, ол қалай жұмыс істейді және қайда қолданылады? Бұл туралы осы мақалада айтатын боламыз.
Анықтама
Электромагнит – бұл электр тогы әсер еткенде магнит өрісін тудыратын арнайы құрылғы. Көбінесе электромагниттер бастапқы орамнан және ферромагниттік қасиеттері бар өзектен тұрады.
Орама әдетте әртүрлі мыс немесе алюминий сымынан жасаладықалыңдығы, міндетті түрде оқшаулаумен жабылған. Бірақ асқын өткізгіш материалдардан жасалған электромагниттер де бар. Магниттік тізбектердің өзі болаттан, темір-никель қорытпаларынан немесе шойыннан жасалған. Ал құйынды ток шығындарын азайту үшін магниттік тізбектер жұқа парақтардың тұтас жиынтығынан құрылымдық түрде жасалады. Енді біз электромагниттің не екенін білеміз. Осы пайдалы құрылғының тарихын толығырақ қарастырайық.
Тарих
Электромагнитті жасаушы – Уильям Стерджен. 1825 жылы мұндай магнитті алғаш жасаған ол. Құрылымдық жағынан құрылғы цилиндрлік темір бөлігі болды, оның айналасында қалың оқшауланған мыс сым оралған. Ол арқылы электр тогы өткен кезде металл өзек магниттік қасиеттерге ие болды. Ал ток ағыны үзілген кезде құрылғы бірден барлық магнитті жоғалтты. Дәл осы сапа – қажет болған жағдайда қосу және өшіру – электромагниттерді бірқатар технологиялық және өндірістік салаларда пайдалануға мүмкіндік береді.
Біз электромагнит деген не деген сұрақты қарастырдық. Енді оның негізгі түрлерін қарастырайық. Олар магнит өрісін құру әдісіне байланысты бөлінеді. Бірақ олардың қызметі өзгеріссіз қалады.
Көрулер
Электромагниттердің келесі түрлері бар:
- Бейтарап тұрақты ток. Мұндай құрылғыда магнит ағыны орама арқылы өтетін тікелей электр тогы арқылы жасалады. Бұл мұндай электромагниттің тарту күші тек шамасына байланысты өзгеретінін білдіредіорамдағы бағытта емес, ток.
- Поляризацияланған тұрақты ток. Мұндай электромагниттің әрекеті екі тәуелсіз магнит ағынының болуына негізделген. Егер поляризация туралы айтатын болсақ, онда оның болуы әдетте тұрақты магниттер арқылы жасалады (сирек жағдайларда қосымша электромагниттер) және орам өшірілген кезде тартымды күш жасау үшін қажет. Ал мұндай электромагниттің әрекеті орамда қозғалатын электр тогының шамасы мен бағытына байланысты.
- AC. Мұндай құрылғыларда электромагниттік катушка айнымалы ток электр тогы арқылы қоректенеді. Тиісінше, белгілі бір кезеңділікпен магнит ағыны өз бағыты мен шамасын өзгертеді. Ал тартылыс күші тек шамасы бойынша өзгереді, сондықтан оны қоректендіретін электр тогының жиілігінен екі есе көп жиілікпен минимумнан максимумға дейін «импульс жасайды».
Біз олардың қандай түрлерімен таныстық. Енді электромагниттерді қолдану мысалдарын қарастырыңыз.
Өнеркәсіп
Бәлкім, әркім бір рет болса да, бірақ көтергіш электромагнит сияқты әртүрлі құрылғыны көрген. Бұл әртүрлі диаметрлі қалың «құймақ», ол үлкен тарту күші бар және жүктерді, металл сынықтарын және жалпы кез келген басқа металдарды тасымалдауға арналған. Оның ыңғайлылығы мынада: қуатты өшіру жеткілікті - және бүкіл жүктеме дереу ілмектен босатылады және керісінше. Бұл тиеу және түсіру процесін айтарлықтай жеңілдетеді.
Күшэлектромагнит, айтпақшы, келесі формула бойынша есептеледі: F=40550∙B^2∙S. Оны толығырақ қарастырайық. Бұл жағдайда F - килограммдағы күш (Ньютонмен де өлшеуге болады), B - индукциялық мән, S - құрылғының жұмыс бетінің ауданы.
Медицина
19 ғасырдың аяғында-ақ электромагниттер медицинада қолданыла бастады. Осындай мысалдардың бірі көздегі бөгде заттарды (металл үгінділері, тот, қақ, т.б.) кетіретін арнайы аппарат болып табылады.
Ал біздің заманымызда электромагниттер медицинада да кеңінен қолданылады, бәлкім, бәрі естіген осындай құрылғылардың бірі - МРТ. Ол магниттік ядролық резонанс негізінде жұмыс істейді және шын мәнінде үлкен және қуатты электромагнит болып табылады.
Техника
Сондай-ақ, ұқсас магниттер әртүрлі техника мен электроникада, ал тұрмыстық салада, мысалы, құлып ретінде қолданылады. Мұндай құлыптар ыңғайлы, өйткені олар өте жылдам және пайдалану оңай, бірақ сонымен бірге апатты жағдайда ғимаратты токтан ажырату жеткілікті - және олардың барлығы ашылады, бұл өрт кезінде өте ыңғайлы.
Ал, әрине, барлық релелердің жұмысы электромагнетизм принциптеріне негізделген.
Көріп отырғаныңыздай, бұл ғылым мен технологияның әртүрлі салаларында қолданылған өте маңызды құрылғы.
