Электромагнит — это устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через проводник. Одна из ключевых функций — управление движением объектов. Например, в электрических двигателях используется для создания вращательного движения ротора, а в реле — для замыкания и размыкания контактов. Кроме этого, интегрируется в подъемники для поднятия и перемещения тяжелых металлических объектов.
Устройство и принцип работы электромагнитов
Наиболее распространенная форма устройства — это цилиндрическая катушка с сердечником внутри. Но встречаются и подковообразные электромагниты, где обмотка намотана на U-образный сердечник.
Обмотка — это проводник, обычно выполненный из медной или алюминиевой проволоки, намотанный в виде катушки. При прохождении электрического тока через эту обмотку создаётся магнитное поле.
Сердечник изготавливается из ферромагнитного материала (например, железа) и размещается внутри или вокруг обмотки. Эта деталь усиливает создаваемое магнитное поле и направляет его по определенному пути.
Когда электрический ток проходит через проводник (катушку с проволокой), вокруг него возникает магнитное поле. Чем сильнее ток и чем больше витков в катушке, тем сильнее это поле. Отключение тока приводит к исчезновению поля, и притяжение прекращается.
При подаче электрического тока через обмотку катушки, магнитное поле концентрируется внутри нее, создавая четко выраженные магнитные полюса — северный (N) и южный (S). Расположение полюсов зависит от направления тока в обмотке. Для определения расположения можно использовать следующие способы:
- с помощью компаса. Поднесите компас к одному из концов включенного электромагнита. Если северная сторона стрелки компаса (окрашена в красный цвет) притягивается к этому концу, то эта сторона считается южным полюсом устройства, и наоборот;
- правило правой руки: Если обмотку смотреть с торца и ток в ней течет по часовой стрелке, то этот конец считается южным полюсом; если против часовой стрелки — северным.
Где применяются электромагниты
За счет способности создавать контролируемое магнитное поле, которое можно включать и выключать по мере необходимости, находят применение в следующих сферах:
- транспортировка материалов. Интегрируются в краны на металлургических заводах и в портах для подъема и перемещения стальных заготовок, металлолома и других тяжелых металлических грузов. При обогащении руды магнитные сепараторы отделяют магнитные материалы от немагнитных;
- автоматизация. На автомобильных заводах деталь интегрируют в электромагнитные захваты для перемещения кузовов автомобилей между различными этапами сборки. Соленоиды (специальный вид электромагнитов) приводят действие клапаны, замки;
- лифты и подъемники. Используются для удержания кабины на нужной высоте. Когда кабина поднимается, электромагнит притягивает ее к направляющим рельсам, исключая падение;
- энергетика. В электростанциях генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Ротор генератора, оснащенный электромагнитами, индуцирует электрический ток в обмотках статора для производства электроэнергии для бытовых и промышленных нужд;
- системы безопасности. В офисных зданиях и учреждениях электромагнитные замки надежно запирают двери. При подаче электрического тока замок удерживает дверь закрытой, а при отключении — открывает ее;
- медицина. В аппаратах МРТ создают сильное магнитное поле для получения изображений внутренних органов пациента;
- транспорт. В поездах и трамваях электромагнитные тормоза создают магнитное поле, которое взаимодействует с рельсами, чтобы тормозить быстро и без рывков.
