Магнитен ефект на електрическия ток LEIFIphysik
Магнитен ефект на електрически ток
Основни факти с един поглед
- Електрическият ток има магнитен ефект, но е много слаб с обикновен прав проводник.
- Ако феромагнитен материал като желязо се вкара в бобина, магнитният ефект се увеличава значително.
- Голямо предимство на електромагнитите е, че магнитният им ефект почти изчезва при изключване на тока.
Доказателство за магнитния ефект в експеримента ØRSTED
Физикът Ханс Кристиан ØERSTED открива през 1819 г., че протичането на електрически ток през проводник създава магнитна сила, но магнитната сила на прав проводник не е много голяма. В експеримента на Ørsted (Фиг. 1) необходим е голям ток през правия проводник, за да се отклони лесно въртящата се магнитна игла. Следователно съответната магнитна сила, излъчвана от проводника, е много малка.
Намотка с форма на намотка и желязна сърцевина
Ако обаче навиете проводник като медна жица в малка намотка, силата е много по-голяма. Тази "намотка с въздушна сърцевина" обаче все още не е достатъчно здрава като практичен повдигащ магнит за феромагнитни материали.
Увиваш ли обаче, както в Фиг. 2 намотката се обръща на железен пирон, така че можете безопасно да вдигате кламери с помощта на магнитните сили. По този начин железният пирон увеличава магнитната сила, генерирана от токовия поток през намотката.
Представяне на модел за засилване на магнитния ефект
В малката анимация в Фиг. 2 като модел е показано как магнитният ефект се усилва от желязна сърцевина в намотката:
Желязото е така наречения феромагнит и има много малки елементарни магнити като модел. На първо място, тези елементарни магнити са напълно произволно смесени в желязото, техните магнитни ефекти се отменят взаимно. Следователно не можете да вдигате кламери само с железен пирон.
Но ако вкарате железния пирон вътре в намотка и оставите ток да тече през намотката, елементарните магнити се подравняват поради магнитния ефект на намотката. Сега магнитните ефекти на елементарните магнити се "събират" и увеличават магнитния ефект на намотката.
Силни електромагнити
Ако се използват по-големи намотки и се използват по-високи токове, електромагнитите могат да се използват и за повдигане на много големи товари, ако са направени от феромагнитни материали като желязо, никел или кобалт. Напр. стари коли, отгледани в боклука с помощта на електромагнити.
Напоследък намотките на тези магнити са направени от свръхпроводящ материал (т.е. от изключително добри проводници), така че през намотките могат да протичат много големи токове и се генерират изключително силни магнитни сили.
Предимства на електромагнитите
Едно от предимствата на електромагнитите е тяхната сила. С помощта на електромагнити могат да се приложат значително по-големи магнитни сили, отколкото при класическите постоянни магнити, а също и по-големи сили, отколкото при неодимови магнити.
Второто основно предимство на електромагнита пред постоянния магнит е фактът, че когато токът на бобината се изключи, магнитният ефект почти изчезва. Това е единственият начин да отделите боклук от магнита.