A LEIFIphysik elektromos áram mágneses hatása
Az elektromos áram mágneses hatása
A legfontosabb tények egy pillanat alatt
- Az elektromos áramnak mágneses hatása van, de egyszerű, egyenes vezetővel nagyon gyenge.
- Ha ferromágneses anyagot, például vasat vezetnek be egy tekercsbe, a mágneses hatás jelentősen megnő.
- Az elektromágnesek nagy előnye, hogy mágneses hatásuk szinte megszűnik az áram kikapcsolásakor.
A mágneses hatás igazolása az ØRSTED kísérletben
Hans Christian ØERSTED fizikus 1819-ben fedezte fel, hogy a vezetőn átáramló elektromos áram mágneses erőt hoz létre, azonban az egyenes vezető mágneses ereje nem túl nagy. Az Ørsted kísérletben (1. ábra) az egyenes vezetőn keresztüli nagy áramra van szükség a könnyen forgatható mágneses tű elhajlásához. A vezetőből származó megfelelő mágneses erő ezért nagyon kicsi.
Tekercs alakú tekercselés és vasmag
Ha azonban egy tekercset, például rézhuzalt tekercsel egy kis tekercsbe, az erő sokkal nagyobb. Ez a "légmag-tekercs" mint praktikus emelőmágnes ferromágneses anyagokhoz még mindig nem elég erős.
Viszont úgy tekered be, mint a 2. ábra a tekercs egy vasszegre fordul, így a mágneses erők segítségével biztonságosan megemelheti a gemkapcsokat. A vasszög tehát megerősíti a tekercsen átáramló áram által létrehozott mágneses erőt.
Modell bemutatás a mágneses hatás megerősítésére
A kis animációban 2. ábra egy modell megmutatja, hogyan erősíti a mágneses hatást a tekercsben lévő vasmag:
A vas egy úgynevezett ferromágnes, és sok kicsi elemi mágnest tartalmaz mintaként. Először is, ezek az elemi mágnesek a vasban teljesen véletlenszerűen keverednek össze, mágneses hatásaik kioltják egymást. Ezért nem vehet fel gemkapcsokat csak vasszeggel.
De ha a vasszöget egy tekercsbe viszi, és hagyja, hogy az áram átfolyjon a tekercsen, akkor az elemi mágnesek a tekercs mágneses hatása miatt igazodnak egymáshoz. Most az elemi mágnesek mágneses hatása "összeadódik" és növeli a tekercs mágneses hatását.
Erős elektromágnesek
Ha nagyobb tekercseket és nagyobb áramokat használnak, akkor nagyon nagy terheléseket is fel lehet emelni elektromágnesekkel, ha ferromágneses anyagokból, például vasból, nikkelből vagy kobaltból készülnek. Például a régi autókat elektromágnesek segítségével emelik a roncstelepen.
A közelmúltban ezeknek a mágneseknek a tekercsei szupravezető anyagból készülnek (vagyis rendkívül jó vezetőkből), így nagyon nagy áramok tudnak átfolyni a tekercseken, és rendkívül erős mágneses erők keletkeznek.
Az elektromágnesek előnyei
Az elektromágnesek egyik előnye az erősségük. Az elektromágnesek segítségével lényegesen nagyobb mágneses erők alkalmazhatók, mint a klasszikus állandó mágneseknél, és nagyobb erők is, mint a neodímium mágnesek.
Az elektromágnes második fő előnye az állandó mágnessel szemben az a tény, hogy a tekercsáram kikapcsolásakor a mágneses hatás szinte megszűnik. Csak így lehet leválasztani egy ócska autót a mágnesről.