Composition d'électromagnécains, pièces, comment elle fonctionne et applications

UN électro-aimant C'est un appareil qui produit le magnétisme à partir du courant électrique. Si le courant électrique cesse, alors le champ magnétique disparaît également. En 1820, il a été découvert qu'un courant électrique produit dans son environnement un champ magnétique. Quatre ans plus tard, le premier électro-aile a été inventé et construit.

Le premier électro-aimant consistait en un fer à cheval en fer peint avec du vernis isolant, et sur dix-huit rotations de fil de cuivre sans fil isolant électrique a été submergé.

Figure 1. Électro-aimant. Source: Pixabay

Les électromagets modernes peuvent avoir des manières variées en fonction de l'utilisation finale qui leur sera donnée; Et c'est le câble qui est isolé avec du vernis et non le noyau de fer. La forme la plus courante du noyau de fer est cylindrique, sur laquelle le fil de cuivre isolé est roulé.

Un électroaigrement ne peut être effectué qu'avec la notoriété de l'embopulation produisant un champ magnétique, mais le noyau de fer multiplie l'intensité du champ.

Lorsque le courant électrique passe par l'enroulement d'un électroaim, le noyau de fer est magnétiza. C'est-à-dire que les moments magnétiques intrinsèques du matériau sont alignés et ajoutant l'intensification du champ magnétique total.

Le magnétisme en tant que tel est connu au moins de 600 à.C., Quand les contes grecs de mileto parle en détail de l'aimant. La magnétite, un minéral de fer, produit du magnétisme naturellement et de façon permanente.

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Avantages électromaignes

Un avantage incontestable des électromaignes est que le champ magnétique peut être établi, augmenté ou retiré par le contrôle du courant électrique. Lors de la fabrication d'aimants permanents, des électromagines sont nécessaires. 

Maintenant, pourquoi cela arrive-t-il? La réponse est que le magnétisme est intrinsèque à l'importance ainsi qu'à l'électricité, mais les deux phénomènes se manifestent que dans certaines conditions.

Cependant, on peut dire que la source du champ magnétique est les charges électriques en mouvement ou en courant électrique. À l'intérieur, au niveau atomique et moléculaire, ces courants qui produisent des champs magnétiques dans toutes les directions qui s'annulent sont produits. C'est pourquoi les matériaux ne montrent normalement pas le magnétisme.

La meilleure façon de l'expliquer est de penser que les petits moments magnétiques (moments magnétiques) qui pointent dans toutes les directions sont logés à l'intérieur du sujet, afin que leur effet macroscopique soit annulé.

Dans les matériaux ferromagnétiques, les moments magnétiques peuvent aligner et former des régions appelées Domaines magnétiques. Lorsqu'un champ externe est appliqué, ces domaines sont alignés.

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Lorsque le champ externe est supprimé, ces domaines ne reviennent pas à leur position aléatoire d'origine, mais restent partiellement alignés. De cette façon, le matériau est magnétisé et forme un aimant permanent.

Composition et parties d'un électromêne

Un électro-aimant est composé de:

- Un enroulement de câble isolé avec vernis.

- Un noyau de fer (facultatif).

- Une source actuelle, qui peut être continue ou alternative.

Figure 2. Parties d'un électro-aimant. Source: auto-faite.

L'enroulement est le conducteur qui passe le courant produit par le champ magnétique et est inscrit sous la forme d'un ressort.

Dans l'enroulement, les virages ou les virages sont généralement très ensemble. C'est pourquoi il est extrêmement important que le câble avec lequel l'enroulement soit effectué a un isolant électrique, qui est réalisé avec un vernis spécial. Le but du vernishing est que même lorsque les virages sont regroupés et se touchent, ils restent électriquement isolés et que le courant suivent leur cours en spirale.

Plus l'épaisseur de l'épaisseur est élevée, plus l'intensité actuelle prendra en charge le câble, mais il limite le nombre total de virages qui peuvent être submergés. C'est pour cette raison que de nombreuses bobines électromagères utilisent un câble mince.

Le champ magnétique produit sera proportionnel au courant qui passe par le conducteur d'enroulement et également proportionnel à la densité de tir. Cela signifie que plus il y a de virages par unité de longueur, plus l'intensité du champ est grande.

Plus les crêpes de l'enroulement sont resserrées, plus le nombre qu'il correspond à une longueur donnée, augmentant sa densité et donc plus le champ résultant. Ceci est une autre des raisons pour lesquelles les électromaignes utilisent un câble isolé avec du vernis au lieu du plastique ou un autre matériau, ce qui ajouterait une épaisseur.

Solénoïde

Dans un solénoïde ou un électriman cylindrique comme celui illustré à la figure 2, l'intensité du champ magnétique sera donnée par la relation suivante:

B = μ⋅n⋅i

Lorsque B est le champ magnétique (ou l'induction magnétique), qui dans les unités du système international est mesuré en Tesla, μ est la perméabilité magnétique du noyau, N est la densité des virages ou le nombre de virages pour chaque mètre et enfin le courant I qui circule à travers l'enroulement mesuré en ampères (a).

La perméabilité magnétique du noyau de fer dépend de son alliage et se situe généralement entre 200 et 5000 fois la perméabilité de l'air. Dans ce même facteur, le champ résultant est multiplié par rapport à celui d'un électroaim sans noyau de fer. La perméabilité de l'air est approximativement égale à celle du vide, qui est μ₀= 1,26 × 10^-6 T * m / a.

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Comment ça marche?

Pour comprendre le fonctionnement d'un électro-aimant, il est nécessaire de comprendre la physique du magnétisme.

Commençons par un simple câble droit qui transporte un courant I, ce courant produit un champ magnétique B autour du câble.

figure 3. Champ magnétique produit par un câble droit. Source: Wikimedia Commons

Les lignes de champ magnétique autour du câble droit sont des cercles concentriques autour du câble du conducteur. Les lignes de champ respectent la règle de la main droite, c'est-à-dire que si le pouce de la main droite pointe dans la direction du courant, les quatre autres doigts de la main droite indiqueront la direction de la circulation des lignes de champ magnétique.

Champ magnétique d'un câble droit

Le champ magnétique dû à un câble droit à une distance R est:

Cela signifie qu'un demi-centimètre du conducteur, le champ magnétique est de 40 millions de Tesla, du même ordre du champ magnétique terrestre.

Supposons que nous replions le câble de sorte qu'il forme un cercle ou une spase, puis les lignes de champ magnétique de l'intérieur se réunissent en pointant tout dans la même direction, en ajoutant et renforçant. À l'intérieur de la Boucle o Entouper le champ est plus intense que à l'extérieur, où les lignes de champ sont séparées et affaiblies.

Figure 4. Champ magnétique produit par un fil de cercle. Source: Wikimedia Commons

Le champ magnétique au centre d'une boucle

Le champ magnétique résultant au centre d'une radio-spase pour qui transporte un I est courant:

Cela signifie que au centre d'une spirale d'un centimètre de diamètre, le champ magnétique sera de 125,7 millions de Tesla. Ces valeurs montrent que l'effet du pliage du conducteur sous une forme circulaire intensifie le champ magnétique au centre du cercle, qui est toujours à 0,5 cm du conducteur.

L'effet se multiplie si nous obtenons le câble à chaque fois afin qu'il ait deux, trois, quatre, ... et plusieurs tours. Lorsque nous faisons entendre le câble en forme de ressort avec très bien le champ magnétique à l'intérieur du ressort, il est uniforme et très intense, tandis qu'à l'extérieur, il est pratiquement nul.

Supposons que nous roulions le câble dans une spirale de 30 tours dans 1 cm de long et 1 cm de diamètre. Cela donne une densité de mousse de 3000 tours par mètre.

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Champ magnétique du solénoïde idéal

Dans un solénoïde idéal, le champ magnétique à l'intérieur est donné par:

Cela signifie que le champ magnétique s'est intensifié jusqu'à environ 377 000 millions de personnes de Tesla.

En bref, nos calculs pour un câble qui mène 1 ampères actuels et calculant le champ magnétique dans les microtesales, toujours à 0,5 cm de distance jusqu'au câble dans différentes configurations:

1. Câble droit: 40 microtesales.
2. Câble en cercle de 1 cm de diamètre: 125 microtesales.
3. 300 tours en spirale en 1 cm: 3770 microtesales = 0,003770 Tesla.

Mais si nous ajoutons à la spirale un noyau de fer avec une allocation relative de 100, alors le champ se multiplie 100 fois, soit 0,37 Tesla.

C'est aussi possible POUR:

Les matériaux ferromagnétiques ont la caractéristique que le champ magnétique B est saturé à une certaine valeur maximale. Dans les noyaux de fer avec une plus grande perméabilité, cette valeur est comprise entre 1,6 et 2 Tesla.

En supposant un champ magnétique de saturation de 1,6 Tesla, la force par mètre carré de la zone de noyau de fer exercée par l'électromaigrette sera de 10 ^ 6 Newton équivalent à 10 ^ 5 kilogrammes de force, c'est-à-dire 0,1 tonnes par mètre carré de section transversale.

Cela signifie qu'un électromêne dans le champ de saturation de 1,6 Tesla exerce une force de 10 kg sur un noyau de fer de 1 cm² de section transversale.

Applications électromagères

Les électromagnes font partie de nombreux appareils et appareils. Par exemple, ils sont présents à l'intérieur:

- Moteurs électriques.

- Alternateurs et dynamos.

- Haut-parleurs.

- Relais ou suites électromécaniques.

- Timbres électriques.

- Salonnes d'électricité pour le contrôle du débit.

- Disques informatiques durs.

- Granes à l'échelle de l'échelle.

- Séparateurs de métaux des déchets urbains.

- Freins électriques de trains et de camions.

- Machines d'image de résonance magnétique nucléaire.

Et beaucoup plus d'appareils.

Les références

1. Garcia, F. Champ magnétique. Récupéré de: www.SC.Ehu.est
2. Tagueña, J. Et Martina, et. Le magnétisme. De la boussole à la rotation. Récupéré de: Bibliothèque Adigital.Ilce.Édu.mx.
3. Sears, Zemansky. 2016. Physique universitaire avec physique moderne. 14e. Élégant. 2ieme volume. 921-954.
4. Wikipédia. Électro-aimant. Récupéré de: Wikipedia.com
5. Wikipédia. Électro-aimant. Récupéré de: Wikipedia.com
6. Wikipédia. Magnétisation. Récupéré de: Wikipedia.com