Elektromagnesy – czy przyciągają Twoją uwagę?
Cz. I. Wprowadzenie

Trochę historii

Pierwszy elektromagnes zbudował Wiliam Sturgeon (1783-1850), angielski inżynier elektryk. W 1823 roku Wiliam zawinął wokół żelaznej, polakierowanej sztabki nieizolowany drut miedziany, uzyskując tym samym układ, który podczas przepływu prądu przez drut stawał się silnym magnesem, [1].

Budowa i zasada działania

Należy przyjąć, że elektromagnes to urządzenie wytwarzające zjawiska magnetyczne pod wpływem przepływu prądu elektrycznego. Ma zwykle postać cewki osadzonej (nawiniętej) na rdzeniu
z materiału silnie magnetycznie czynnego (rys.1a). Przepływ prądu elektrycznego przez cewkę wytwarza pole magnetyczne, które magnesuje rdzeń (rys.1b), ulegając tym samym znacznemu wzmocnieniu; gdy prąd przestaje płynąć, pole cewki znika, rdzeń rozmagnesowuje się i elektromagnes przestaje być źródłem pola magnetycznego.

Rys. 1a. Budowa elektromagnesu, wg [2]

(źródło: http://science.howstuffworks.com/electromagnet2.htm)

Rys. 1b. Pole elektromagnetyczne rdzenia, wg [2]

(źródło: http://science.howstuffworks.com/electromagnet2.htm)

Pole magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes wzrasta po zwiększeniu liczby zwojów lub natężenia przepływającego prądu przy stałej długości zwojnicy. Im więcej cewka ma zwojów oraz im większy przepływa przez nią prąd, tym silniejsze jest pole magnetyczne elektromagnesu [1].

Elektromagnes – magnes tymczasowego działania

Magnesy wg zasady działania dzielimy na magnesy trwałe oraz elektromagnesy [3].

Te drugie stanowią grupę, na którą w szczególności należy zwrócić uwagę ze względu na zasadę ich działania. Jako jedyne umożliwiają włączenie i wyłączenie pola magnetycznego, a taka zaleta znacznie rozszerza ich spektrum zastosowania w stosunku do innych rodzajów magnesów.

Rys. 2. Podział magnesów, wg [3]
(źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Magnes)

Opis typowych elektromagnesów

Elektromagnesy prądu stałego – w elektromagnesach tego typu strumień magnetyczny istnieje tylko wówczas, gdy przez cewkę przepływa prąd elektryczny. Jeżeli prąd nie płynie, to strumień magnetyczny wynosi 0 Wb (gdzie Wb – Weber jest jednostką strumienia indukcji magnetycznej w układzie SI).
Elektromagnes spolaryzowany – niezależnie od strumienia magnetycznego, powstającego pod wpływem przepływu prądu elektrycznego, istnieje stały strumień magnetyczny, wytwarzany przez magnes stały. Te elektromagnesy "rozróżniają" kierunek przepływu prądu zasilającego i dlatego stosowane są w przekaźnikach.
Elektromagnes prądu zmiennego – strumień magnetyczny zmienia się co do kierunku i wielkości, a w konsekwencji siła elektromagnesu pulsuje od zera do maksimum z częstotliwością dwukrotnie większą od częstotliwości prądu zasilającego.
Elektromagnes nadprzewodnikowy – uzwojenie takiego magnesu wykonane jest z materiałów nadprzewodzących, np. stopu niobu z tytanem (Nb-Ti) nie wykazujących żadnego oporu elektrycznego w bardzo niskich temperaturach (poniżej -200°C).
Pozwala to uzyskiwać pola magnetyczne o natężeniu dochodzącym do 1000 A/m. Wymiary i ciężar elektromagnesów nadprzewodzących są znacznie mniejsze niż wymiary i ciężar
w przypadkach elektromagnesów stałych.

W następnej części mamy nadzieję przyciągnąć Państwa uwagę zagłębiając się w wybrane przykłady zastosowań elektromagnesów w najnowszych technologiach.

Do zobaczenia wkrótce.

Bibliografia:

[1] http://pl.wikipedia.org/wiki/William_Sturgeon
[2] http://science.howstuffworks.com/electromagnet2.htm
[3] http://pl.wikipedia.org/wiki/Magnes

Podobne publikacje