Site Loader
Posted on 20.08.2023

» Електромагніти та їх використання»

Урок № 4

Тема: Магнітне поле котушки зі струмом. Електромагніти.

Мета: навчальна:ознайомити учнів з магнітним полем котушки зі струмом,

розглянути графічне зображення магнітних полів,

навчитись знаходити напрямок силових ліній магнітного

поля, ознайомити з принципом дії й практичним

застосуванням електромагнітів;

розвиваюча: формувати в учнів поняття про науковий метод

дослідження, розвивати навички групової роботи;

виховна: активізувати самостійність мислення учнів.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання:магнітна стрілка, котушка, осердя, джерело струму.

Хід уроку

І. Організаційний момент.

(Привітання, підготовка робочих місць)

ІІ. Актуалізація опорних знань.

  1. Вправа «Хто перший?»

Гра на застосування правил для визначення напрямку магнітного поля прямого провідника зі струмом. Клас ділиться умовно на 2 команди. Представники команд витягують картки із завданням.

Наприклад:



  1. Вправа «Встановіть відповідність».

Магнітне поле —

не співпадають з географічними полюсами

Полюси магніту —

це замкнені лінії, які оточують провідник зі струмом

Магнітне поле створюється

речовини, що містять в собі залізо, сталь, нікель, чавун.

Магнітні полюси

рухомі заряди

Феромагнетики

це форма матерії, через яку взаємодіють рухомі електричні заряди

ІІІ. Повідомлення теми, мети уроку.

ІV. Мотивація навчальної і пізнавальної діяльності.

(Вступне слово вчителя)

Відкриття Г.К.Ерстеда ознаменувало собою початок низки досліджень з електромагнетизму: як та де можна застосовувати магнітне поле провідника, котушки зі струмом.

V. Вивчення нового матеріалу.

Учитель.

Будь-який провідник зі струмом створює в просторі навколо себе магнітне поле. Якщо провіднику надати форми спіралі, магнітне поле посилиться. Таку котушку зі струмом називають соленоїд (від грец. «солен» — трубка).

Демонстрація. Пропускаючи через котушку струм, демонструємо її магнітні властивості:

  1. взаємодію з магнітною стрілкою;

  2. зазначаємо наявність у соленоїда двох полюсів;

  3. змінюючи реостатом силу струму, помічаємо змінення магнітних властивостей котушки;

  4. змінюючи напрямок струму на протилежний, зазначаємо змінення полярності магнітного поля;

  5. ввівши в котушку залізне осердя, помічаємо підсилення магнітного поля.

Правило «обхвату» правою рукою для котушки зі струмом

Якщо правою рукою «обхопити» котушку зі струмом, розташувати чотири пальці у напрямку струму, то відігнути великий палець укажу напрямок силових ліній у середині котушки.


Запис у зошит

Соленоїд із залізним осердям у середині називають електромагнітом.

Робота з підручником

Учні за підручником знайомляться з будовою магнітного сепаратора для зерна, з принципом роботи електромагнітного підйомного крана та з широким застосуванням в різних електромагнітних пристроях, кранах, реле, автомобільних сигналах, телефонах, літаках, побуті, медицині.

VІ. Закріплення нового матеріалу.

  1. Гра «Шифрограма»

Правила гри: вчитель зачитує шість запитань. На таблиці, яка висить на дошці, десять пронумерованих відповідей. Учні обирають правильні відповіді і записують лише їхні номери.

Запитання:

  1. Силу струму в котушці зменшили. Як змінилася магнітна дія котушки зі струмом?

  2. Як, використовуючи компас, установити, чи є в провіднику струм?

  3. У котушку зі струмом установили залізне осердя. Як змінилася магнітна дія котушки?

  4. Як установлюється магнітна стрілка компаса, якщо поблизу немає інших тіл?

  5. Як можна регулювати підіймальну силу електромагніта підіймального крана?

  6. Провідником з’єднали полюси джерела струму. Що можна сказати про простір навколо провідника?

Відповіді на запитання:

  1. Збільшити силу струму.

  2. Зменшилась.

  3. За дією на заряджене тіло.

  4. За дією на стрілку.

  5. Виникло магнітне поле.

  6. У напрямку північ-південь.

  7. Не змінилось.

  8. Виникли електричне і магнітне поля.

  9. Збільшилась.

  10. У будь-якому напрямі.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

І

М

Б

А

В

Н

Д

Т

Г

Е

(Учні відгадують слово, зашифроване цифрами, що відповідають правильним відповідям)

2

4

9

6

1

8

М

А

Г

Н

І

Т

Вправа 2

На рисунку зображені магнітна стрілка й електричне коло, що складається з котушки, джерела струму й ключа. Укажіть на рисунку, в якому напрямку повертатиметься магнітна стрілка після замикання.

Вправа 3

На рисунку зобразіть лінії магнітного поля провідника зі струмом і котушки зі струмом. Укажіть напрямок ліній магнітного поля.

VІІ. Самооцінка учнів:

VІІІ. Підведення підсумків уроку.

  1. Що ми сьогодні досліджували і вивчили?

  2. Як визначити напрям магнітних силових ліній?

  3. Що таке електромагніт?

ІХ. Домашнє завдання. Вивчити теоретичний матеріал уроку.

ПІ __________________________________________________________

Клас _______________________________________________________

Бали _____________________________________________________

Магнітна дія струму

І варіант

  1. Вказати за правилом правої руки напрямки магнітних ліній.


2. Визначити за правилом свердлика напрям силових ліній поля.

3. Вправа «Встановіть відповідність».

1

Магнітне поле —

А

не співпадають з географічними полюсами

2

Полюси магніту —

Б

це замкнені лінії, які оточують провідник зі струмом

3

Магнітне поле створюється

В

речовини, що містять в собі залізо, сталь, нікель, чавун.

4

Магнітні полюси

Г

рухомі заряди

5

Феромагнетики

Д

це форма матерії, через яку взаємодіють рухомі електричні заряди

1

2

3

4

5

Таблиця самоконтролю

Вид роботи

Робота по карточкам

Усні відповіді

Шифрограма

Загальна кількість балів

Оцінка

ПІ __________________________________________________________

Клас _______________________________________________________

Бали _____________________________________________________

Магнітна дія струму

ІІ варіант

  1. Вказати за правилом правої руки напрямки магнітних ліній.

2. Визначити за правилом свердлика напрям силових ліній поля.


3. Вправа «Встановіть відповідність».

1

Магнітне поле —

А

не співпадають з географічними полюсами

2

Полюси магніту —

Б

це замкнені лінії, які оточують провідник зі струмом

3

Магнітне поле створюється

В

речовини, що містять в собі залізо, сталь, нікель, чавун.

4

Магнітні полюси

Г

рухомі заряди

5

Феромагнетики

Д

це форма матерії, через яку взаємодіють рухомі електричні заряди

1

2

3

4

5

Таблиця самоконтролю

Вид роботи

Робота по карточкам

Усні відповіді

Шифрограма

Загальна кількість балів

Оцінка

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

І

М

Б

А

В

Н

Д

Т

Г

Е

Відповіді на запитання:

  1. Збільшити силу струму.

  2. Зменшилась.

  3. За дією на заряджене тіло.

  4. За дією на стрілку.

  5. Виникло магнітне поле.

  6. У напрямку північ-південь.

  7. Не змінилось.

  8. Виникли електричне і магнітне поля.

  9. Збільшилась.

  10. У будь-якому напрямі.

Урок № 4

Тема: Магнітне поле котушки зі струмом. Електромагніти.

Мета: навчальна:ознайомити учнів з магнітним полем котушки зі струмом,

розглянути графічне зображення магнітних полів,

навчитись знаходити напрямок силових ліній магнітного

поля, ознайомити з принципом дії й практичним

застосуванням електромагнітів;

розвиваюча: формувати в учнів поняття про науковий метод

дослідження, розвивати навички групової роботи;

виховна: активізувати самостійність мислення учнів.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання:магнітна стрілка, котушка, осердя, джерело струму.

Хід уроку

І. Організаційний момент.

(Привітання, підготовка робочих місць)

ІІ. Актуалізація опорних знань.

  1. Вправа «Встановіть відповідність».

Магнітне поле —

не співпадають з географічними полюсами

Полюси магніту —

це замкнені лінії, які оточують провідник зі струмом

Магнітне поле створюється

речовини, що містять в собі залізо, сталь, нікель, чавун.

Магнітні полюси

рухомі заряди

Феромагнетики

це форма матерії, через яку взаємодіють рухомі електричні заряди

ІІІ. Повідомлення теми, мети уроку.

ІV. Мотивація навчальної і пізнавальної діяльності.

(Вступне слово вчителя)

Відкриття Г.К.Ерстеда ознаменувало собою початок низки досліджень з електромагнетизму: як та де можна застосовувати магнітне поле провідника, котушки зі струмом.

V. Вивчення нового матеріалу.

Учитель.

Будь-який провідник зі струмом створює в просторі навколо себе магнітне поле. Якщо провіднику надати форми спіралі, магнітне поле посилиться. Таку котушку зі струмом називають соленоїд (від грец. «солен» — трубка).

Демонстрація. Пропускаючи через котушку струм, демонструємо її магнітні властивості:

  1. взаємодію з магнітною стрілкою;

  2. зазначаємо наявність у соленоїда двох полюсів;

  3. змінюючи реостатом силу струму, помічаємо змінення магнітних властивостей котушки;

  4. змінюючи напрямок струму на протилежний, зазначаємо змінення полярності магнітного поля;

  5. ввівши в котушку залізне осердя, помічаємо підсилення магнітного поля.

Правило «обхвату» правою рукою для котушки зі струмом

Якщо правою рукою «обхопити» котушку зі струмом, розташувати чотири пальці у напрямку струму, то відігнути великий палець укажу напрямок силових ліній у середині котушки.


Запис у зошит

Соленоїд із залізним осердям у середині називають електромагнітом.

Робота з підручником

Учні за підручником знайомляться з будовою магнітного сепаратора для зерна, з принципом роботи електромагнітного підйомного крана та з широким застосуванням в різних електромагнітних пристроях, кранах, реле, автомобільних сигналах, телефонах, літаках, побуті, медицині.

VІ. Закріплення нового матеріалу.

  1. Гра «Шифрограма»

Правила гри: вчитель зачитує шість запитань. На таблиці, яка висить на дошці, десять пронумерованих відповідей. Учні обирають правильні відповіді і записують лише їхні номери.

Запитання:

  1. Силу струму в котушці зменшили. Як змінилася магнітна дія котушки зі струмом?

  2. Як, використовуючи компас, установити, чи є в провіднику струм?

  3. У котушку зі струмом установили залізне осердя. Як змінилася магнітна дія котушки?

  4. Як установлюється магнітна стрілка компаса, якщо поблизу немає інших тіл?

  5. Як можна регулювати підіймальну силу електромагніта підіймального крана?

  6. Провідником з’єднали полюси джерела струму. Що можна сказати про простір навколо провідника?

Відповіді на запитання:

  1. Збільшити силу струму.

  2. Зменшилась.

  3. За дією на заряджене тіло.

  4. За дією на стрілку.

  5. Виникло магнітне поле.

  6. У напрямку північ-південь.

  7. Не змінилось.

  8. Виникли електричне і магнітне поля.

  9. Збільшилась.

  10. У будь-якому напрямі.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

І

М

Б

А

В

Н

Д

Т

Г

Е

(Учні відгадують слово, зашифроване цифрами, що відповідають правильним відповідям)

2

4

9

6

1

8

М

А

Г

Н

І

Т

Шифрограма.

Снасуска сдіслитьсся сна сдві сгруспи – сна сфісзиску сі скослексцісоснусвасння смасрок.

(Наука ділиться на дві групи – на фізику і на колекціонування марок).

ІІ. Актуалізація опорних знань.

1. Перевірка домашнього завдання.

Фронтальне опитування.

ІІІ. Формування нових знань.

1. Вивчення будови і принципу дії електромагніту.

2. Дослідити його властивості.

3. Ознайомитися з практичним використанням електромагніту.

4. Дізнатися історію його створення.

5. Дружно працювати.

— Запишемо число і тему уроку у зошити.

3. Ознайомимося з будовою електромагніту

Електромагніт (англ. Electromagnet, нім. Electromagnet m) пристрій, що створює магнітне поле при проходженні електричного струму. Електромагніт складається з обмотки та осердя і набуває властивостей магніту при проходженні струму обмоткою

Демонструю електромагніт.

Обмотки електромагнітів виготовляють з ізо­льованого алюмінієвого або мідного дроту. Осердя електромагнітів виготовляють із магнітом’яких

матеріалів — з електротехнічної або якісної кон­струкційної сталі, литої сталі, чавуну, залізонікелевих і залізокобальтових сплавів.

Котушка без осердя вже є електромагнітом.

При проходженні струму через котушку електромагніт починає притягувати до себе металічні предмети

Під’єднайте котушку до джерела струму та піднесіть до неї залізні ошурки.

  1. Помістіть усередину котушки залізне осердя та прослідкуйте за притяганням залізних ошурків. Чи змінилося магнітне поле котушки?

Висновок За внесення в котушку залізного осердя її магнітне поле підсилюється.

  1. Досліди.

— З’ясуємо, від чого залежжить сила, з якою магнітне поле електромагніту діє на тіла.

а) Збільште сили струму в котушці та прослідкуйте за притяганням залізних ошурків. Чи змінилося при цьому її магнітне поле?

Висновок. За збільшення сили струму в котушці її магнітне поле підсилюється, за зменшення — послаблюється

б)- А якщо ми збільшимо кількість витків котушки?

Висновок Магнітна дія котушки зі струмом посилюється при збільшенні кількості витків котушки.

Отже електромагніти мають такі властивості:

  • швидко розмагнічуються при вимкненні струму;

  • залежно від призначення можна виготовляти різних розмірів;

  • Можна регулювати магнітну дію електромагніту, змінюючи силу струму або кількість витків у котушці.

  1. Застосування електромагнітів.

— Завдяки тому, що електромагніти мають особливі властивості їх широко застосовують у техніці, побуті, медицині.

  • Кілька учнів підготували повідосмлення про застосування електромагнітів. (2 учні )

  • ( повідомлення учнів)

  • Переглянемо один з прикладів застосування електромагнітів у техніці.

6. Історія створення електромагніту. (1 учень)

—

— На закінчення мені хочеться пожартувати.

Втрата здоров’я очікує людину з залізними нервами і стальною волею, яка випадково потрапить у приміщення, де знаходиться гігантський електромагніт.

— Так як електромагніт пов’язаний з металом , то ми прослухаємо і фрагмент композиції гурту електромагніт , яка називається магніт — вона легкою не буде.

Відповіді на запитання:

  1. Збільшити силу струму.

  2. Зменшилась.

  3. За дією на заряджене тіло.

  4. За дією на стрілку.

  5. Виникло магнітне поле.

  6. У напрямку північ-південь.

  7. Не змінилось.

  8. Виникли електричне і магнітне поля.

  9. Збільшилась.

  10. У будь-якому напрямі.

Як працює електромагніт: диво науки? ⋆ FutureNow

Дізнайтеся як працює електромагніт та відкрийте для себе захоплюючий світ електромагнітів, де наука зустрічається з винахідливістю та інноваціями.

Електромагніти, неоспівані герої сучасних технологій, зробили революцію в багатьох галузях завдяки своїй неймовірній потужності та універсальності. Від магнітно-резонансних томографів до електродвигунів – ці магнітні дива стали невід’ємною частиною нашого повсякденного життя.

Але що таке електромагніт і як працює електромагніт? У цій статті ми заглибимося в науку, що стоїть за електромагнітами, досліджуючи захоплюючий взаємозв’язок між електрикою та магнетизмом.

Ми розкриємо секрети їхньої будови, розглянемо їхнє застосування в різних галузях і продемонструємо неймовірні можливості, які вони можуть виконувати.

Приєднуйтесь до нас у подорожі відкриттів, коли ми розгадуватимемо таємниці електромагнітів та оцінюватимемо глибокий вплив, який вони мають на наш світ.

Незалежно від того, чи є ви ентузіастом науки, чи просто цікавитеся чудесами техніки, ця стаття вразить вас величезною силою та потенціалом електромагнітів.

Прості механізми навколо нас: 6 прикладів

Що таке електромагніти?

Електромагніти – це пристрої, які генерують магнітне поле за допомогою електричного струму. На відміну від постійних магнітів, які мають фіксоване магнітне поле, електромагніти мають перевагу в тому, що їх можна контролювати і регулювати.

Що таке електромагніти? | Photo: https://flexbooks.ck12.org

Це досягається шляхом обмотування дроту навколо магнітного осердя, зазвичай виготовленого із заліза або сталі. Коли електричний струм проходить через дріт, він створює магнітне поле навколо осердя, перетворюючи його на магніт. Сила магнітного поля може бути збільшена або зменшена шляхом регулювання сили струму, що протікає через дріт.

Електромагніти уможливили прогрес у різних галузях, від транспорту до медичної діагностики, завдяки їхній здатності генерувати потужні магнітні поля на вимогу.

Конструкція електромагніту передбачає ретельний відбір матеріалів, що використовуються для дроту та осердя.

Мідний дріт зазвичай використовується через його відмінну провідність і низький опір, що мінімізує втрати енергії.

Матеріал осердя вибирають за його магнітними властивостями, оскільки воно повинно ефективно концентрувати і посилювати магнітне поле, що створюється дротом. Залізо і сталь є ідеальним вибором для сердечників завдяки своїй високій магнітній проникності. Виток дроту щільно обмотується навколо осердя, забезпечуючи максимальний контакт і ефективну передачу магнітного поля.

Електромагніти не обмежені певним розміром або формою, що робить їх дуже універсальними. Вони можуть бути спроектовані як маленькими, як голка, так і великими, як підйомний кран. Така адаптивність дозволяє пристосовувати електромагніти до конкретних застосувань, від мініатюрних електронних компонентів до важких промислових машин.

Що таке ефект Магнуса: захопливе явище, яке не підкоряється гравітації

Як працює електромагніт?

Принципи роботи електромагнітів ґрунтуються на взаємозв’язку між електрикою і магнетизмом. Відповідно до закону Ампера, магнітне поле генерується щоразу, коли електричний струм протікає через провідник. Це магнітне поле утворює навколо дроту концентричні кола, напрямок яких визначається правилом правої руки. При намотуванні дроту на кілька петель магнітні поля, створені кожною петлею, об’єднуються і підсилюють загальне магнітне поле.

Коли через дріт проходить електричний струм, електрони всередині дроту відчувають силу, зумовлену магнітним полем. Ця сила змушує електрони рухатися, створюючи потік заряду. Потік заряду, або електричний струм, створює магнітне поле навколо дроту. Напруженість магнітного поля прямо пропорційна силі струму, що протікає через дріт. Збільшуючи або зменшуючи силу струму, можна керувати напруженістю магнітного поля.

Як працює електромагніт? | Photo: https://spark.iop.org/collections/

Електромагніти також можна вмикати і вимикати, контролюючи потік електричного струму. Коли струм вимикається, магнітне поле руйнується, і електромагніт втрачає свій магнетизм. Ця функція особливо корисна в тих випадках, коли магнітне поле потрібно швидко активувати або деактивувати, наприклад, у магнітних дверних замках або електромагнітних гальмах.

Застосування електромагнітів у повсякденному житті

Вплив електромагнітів на наше повсякденне життя є далекосяжним, вони застосовуються в різних сферах. Як працює електромагніт в нашому повсякденному житті?

Одне з найпомітніших застосувань електромагнітів – це електродвигуни. Електродвигуни можна знайти в численних пристроях, від побутових приладів до промислового обладнання. Вони перетворюють електричну енергію в механічну завдяки взаємодії магнітних полів.

Магнітне поле, створене електромагнітом, взаємодіє з постійним магнітом, змушуючи двигун обертатися. Цей обертальний рух використовується для живлення всього – від вентиляторів і насосів до автомобілів і поїздів.

Ще одна сфера, де електромагніти зробили революцію в технологіях, – це телекомунікації. Динаміки наших смартфонів, навушників і гучномовців використовують електромагніти для відтворення звуку. Коли електричний струм протікає через дротяну котушку, він взаємодіє з постійним магнітом, змушуючи котушку вібрувати. Ці коливання створюють звукові хвилі, які ми чуємо як звук. Електромагніти відіграють вирішальну роль у підвищенні якості звуку та точності наших пристроїв.

Електромагніти також широко використовуються в системах безпеки, таких як магнітні замки та зчитувачі магнітних карток. Магнітні замки замикають двері за рахунок притягання між електромагнітом і металевою пластиною. Коли тече струм, електромагніт утримує металеву пластину на місці, запобігаючи відкриттю дверей. Коли струм припиняється, магнітне поле розсіюється, звільняючи металеву пластину і дозволяючи дверям відчинятися. Цей механізм забезпечує надійний та ефективний засіб контролю доступу.

У сфері розваг електромагніти дали початок технології магнітної левітації (маглев). Потяги на магнітній подушці використовують потужні електромагніти для левітації і руху поїзда над колією, що усуває тертя і забезпечує швидкісний рух.

Використовуючи сили відштовхування і притягання між магнітами, поїзди на магнітній подушці можуть розвивати швидкість, яка перевершує традиційні залізничні системи. Ці магнітні дива мають потенціал революціонізувати майбутнє транспорту, пропонуючи ефективні та екологічно чисті альтернативи традиційним способам пересування.

Електромагніти в техніці та промисловості

Окрім широкого застосування в повсякденному житті, електромагніти відіграють життєво важливу роль у різних галузях промисловості. Однією з таких галузей є виробництво, де електромагніти використовуються в процесах переміщення та розділення матеріалів. Електромагнітні підйомні системи використовуються для переміщення важких об’єктів, таких як сталеві пластини або металобрухт. Активуючи електромагніт, ці об’єкти можна безпечно піднімати і транспортувати, підвищуючи ефективність і безпеку в промислових умовах.

Електромагнітні сепаратори використовуються для відділення магнітних матеріалів від немагнітних. Це досягається шляхом пропускання суміші матеріалів через магнітне поле, що генерується електромагнітом. Магнітні частинки притягуються до електромагніту і відокремлюються від немагнітних матеріалів. Цей процес зазвичай використовується на сміттєпереробних заводах для відділення чорних металів від інших відходів, що сприяє збереженню ресурсів.

Ще одна галузь, де електромагніти мають значний вплив, – це енергетика. Гідроелектростанції використовують великі електромагніти, відомі як генератори, для перетворення механічної енергії падаючої води в електричну. Обертання турбіни змушує магніт обертатися в котушці дроту, індукуючи електричний струм. Цей струм потім передається лініями електропередач, постачаючи електроенергію до будинків, підприємств та промислових об’єктів.

Електромагніти також знаходять застосування в металообробці. Магнітні патрони використовуються для надійного утримання металевих заготовок під час механічної обробки. Завдяки активації електромагнітного поля заготовка міцно утримується на місці, забезпечуючи точну та ефективну обробку. Ця технологія відіграє вирішальну роль у виробництві прецизійних компонентів і забезпечує точність процесу обробки.

Роль електромагнітів у транспорті

Транспортні системи значною мірою покладаються на електромагніти для підвищення ефективності та безпеки. Окрім поїздів на магнітній подушці, електромагніти використовуються в різних аспектах транспортної інфраструктури. Світлофори використовують електромагніти для виявлення присутності транспортних засобів і керування потоком руху.

Як працює електромагніт: поїзди на магнітній подушці | Photo: https://www.energy.gov/articles/how-maglev-works

Коли транспортний засіб наближається до перехрестя, електромагніт, вбудований в дорогу, відчуває металеві компоненти транспортного засобу і відповідно змінює сигнал світлофора. Ця технологія допомагає оптимізувати транспортний потік і зменшити затори.

Електромагнітні гальмівні системи, які зазвичай використовуються в поїздах і ліфтах, забезпечують надійний і ефективний засіб уповільнення. При подачі електричного струму на електромагніт генерується магнітне поле, яке взаємодіє з металевою пластиною або рейкою. Магнітна сила, що виникає в результаті, уповільнює рухомий об’єкт, забезпечуючи плавне і контрольоване гальмування. Е

лектромагнітні гальма мають переваги над традиційними фрикційними гальмівними системами, такі як зменшений знос, покращений час спрацьовування та підвищена безпека.

Електромагнітна індукція та її значення

Електромагнітна індукція – це явище, яке лежить в основі багатьох технологічних інновацій. Вона полягає в генерації електричного струму в провіднику під впливом змінного магнітного поля. Цей принцип лежить в основі багатьох пристроїв, зокрема трансформаторів, генераторів та індукційних плит.

Трансформатори використовують електромагнітну індукцію для ефективної передачі електричної енергії між ланцюгами. Пропускаючи змінний струм через первинну котушку, створюється змінне магнітне поле. Це змінне магнітне поле індукує напругу у вторинній котушці, що дозволяє трансформувати рівні напруги та струму. Трансформатори мають вирішальне значення в системах розподілу електроенергії, забезпечуючи передачу електроенергії на великі відстані та регулювання рівня напруги.

Генератори, які відіграють важливу роль у виробництві електроенергії, також покладаються на електромагнітну індукцію. Обертове магнітне поле створюється або механічним шляхом, або за допомогою електромагнітів. Це обертове магнітне поле індукує електричний струм у нерухомих котушках, виробляючи електричну енергію. Генератори використовуються на різних об’єктах електроенергетики, включаючи електростанції на викопному паливі, атомні електростанції та системи відновлюваної енергетики.

Індукційні плити використовують електромагнітну індукцію для безпосереднього нагрівання посуду, пропонуючи точний контроль температури та енергоефективність. Коли змінний струм протікає через котушку з дроту під поверхнею варильної панелі, він генерує змінне магнітне поле. Це магнітне поле індукує електричний струм в основі посуду, що призводить до його нагрівання. Індукційні плити забезпечують швидший час нагрівання, підвищену безпеку та легкість очищення порівняно з традиційними газовими або електричними плитами.

Електромагніти в медицині та наукових дослідженнях

Електромагніти зробили революцію в медичній діагностиці та наукових дослідженнях завдяки їх використанню в технологіях візуалізації. Магнітно-резонансні томографи (МРТ) використовують потужні електромагніти для створення детальних зображень людського тіла. Створюючи сильне магнітне поле, протони в тканинах організму вирівнюються з полем.

Коли подається радіочастотний імпульс, протони поглинають енергію і вирівнюються. Коли протони розслабляються і повертаються до свого початкового положення, вони випромінюють радіохвилі, які реєструються апаратом МРТ і використовуються для побудови детальних зображень. Технологія МРТ значно просунула сферу медичної діагностики, дозволивши отримувати неінвазивні та високоточні зображення внутрішніх структур.

У наукових дослідженнях електромагніти використовуються в прискорювачах частинок для керування траєкторією заряджених частинок. Застосовуючи магнітне поле, частинки відхиляються, що дозволяє вченим вивчати їхні властивості та взаємодії. Електромагніти в прискорювачах частинок мають вирішальне значення для експериментальної фізики, уможливлюючи прогрес у таких галузях, як фізика елементарних частинок, ядерна фізика та матеріалознавство.

Майбутнє електромагнітних технологій

Потенціал електромагнітів величезний, і поточні дослідження спрямовані на розширення меж їхніх можливостей. Одним з напрямків досліджень є розробка надпровідних електромагнітів. Надпровідники – це матеріали, які мають нульовий електричний опір при охолодженні до надзвичайно низьких температур.

Використовуючи надпровідні матеріали, електромагніти можуть досягати більшої напруженості магнітного поля і працювати більш ефективно. Надпровідні електромагніти мають потенціал для революції в різних галузях, включаючи зберігання енергії, транспорт і наукові дослідження.

На додаток до надпровідних технологій, досягнення в нанотехнологіях відкривають нові можливості для електромагнітів. Маніпулюючи властивостями матеріалів на нанорівні, дослідники можуть створювати електромагніти з покращеними характеристиками та новими функціональними можливостями. Це включає розробку мініатюрних електромагнітів для таких застосувань, як мікроелектроніка, біомедичні пристрої та моніторинг навколишнього середовища.

Інтеграція штучного інтелекту (ШІ) та електромагнітних технологій є ще однією сферою інтересу. Алгоритми ШІ можуть оптимізувати роботу електромагнітів, аналізуючи дані і вносячи корективи в режимі реального часу. Це дозволяє електромагнітам адаптуватися до мінливих умов і максимізувати свою ефективність. Електромагніти зі штучним інтелектом здатні зробити революцію в автоматизації, робототехніці та передових виробничих процесах.

Заходи безпеки при роботі з електромагнітами

Хоча електромагніти пропонують величезний потенціал, дуже важливо враховувати заходи безпеки при роботі з ними. Магнітні поля, що генеруються електромагнітами, можуть негативно впливати на електронні пристрої, що знаходяться поруч, наприклад, кардіостимулятори, кредитні картки та жорсткі диски. Щоб запобігти перешкодам і пошкодженню чутливого обладнання, слід вжити належних заходів з екранування та ізоляції.

Ще одним аспектом безпеки є ризик теплового впливу. Електромагніти можуть генерувати тепло при проходженні великих струмів, і це тепло необхідно відводити, щоб запобігти пошкодженню дроту або осердя. Для забезпечення безпечної роботи електромагнітів слід застосовувати відповідні системи охолодження та стратегії управління тепловим режимом.

При поводженні з великими електромагнітами необхідно вживати заходів обережності, щоб запобігти нещасним випадкам або травмам. Сильні магнітні поля можуть притягувати феромагнітні об’єкти і перетворювати їх на повітряні снаряди. Для мінімізації ризику нещасних випадків важливо встановити протоколи безпеки, такі як надійне кріплення і правильні методи поводження з об’єктами.

Примеры электромагнетизма в современной технике

Введение:

Примеры электромагнетизма в мод…

Пожалуйста, включите JavaScript

Примеры электромагнетизма в современной технике

Явление электромагнетизма широко используется во многих электрических устройствах и машинах .

Электромагнетизм часто используется в:

Двигатели и генераторы:

В маленьких игрушечных двигателях мы используем постоянные магниты в качестве источников магнитного поля, но в больших промышленных двигателях мы используем катушки возбуждения, которые как электромагнит при подаче тока. Эти катушки возбуждения в больших двигателях затем становятся источником магнитного поля.

Электрический звонок:

В электрических звонках электромагнитные катушки используются для перемещения бойка к звонку для создания звука. Когда катушка находится под напряжением, она притягивает железный боек, который ударяет в колокол. Как только боек двинется в сторону звонка, электрический контакт разорвется и электромагнит размагнитится. Боек после удара возвращается в исходное положение за счет натяжения пружины, и электрический контакт снова устанавливается, таким образом, цикл продолжается до тех пор, пока переключатель не окажется в разомкнутом положении.

Ускоритель частиц: Циклотрон

Циклотрон — это устройство, используемое для ускорения заряженных частиц до высоких энергий.

Принцип:

Циклотрон работает по принципу, согласно которому заряженная частица, движущаяся перпендикулярно магнитному полю, испытывает магнитную силу Лоренца, благодаря которой частица движется по круговой траектории.

Конструкция:

Состоит из полого металлического цилиндра, разделенного на две секции D1 и D2, называемые деами, которые заключены в вакуумированную камеру. Эти деы выполняют функцию электромагнетизма; они обеспечены непрерывным питанием переменного тока, где дуэты постоянно меняют свою полярность в зависимости от частоты питания переменного тока.

Дуаны держат отдельно, а источник ионов размещают в центре в зазоре между дуанами. Затем их помещают между полюсными наконечниками сильного электромагнита. Магнитное поле перпендикулярно плоскости дуантов, а дуаны подключены к высокочастотному генератору.

Рабочий:

Когда положительный ион с зарядом q и массой m вылетает из источника, он ускоряется в сторону дуа, имеющего в этот момент времени отрицательный потенциал.

Из-за нормального магнитного поля ион испытывает магнитную силу Лоренца и движется по круговой траектории. К тому времени, когда ион достигает промежутка между дуантами, полярность дуанов меняется на противоположную. Следовательно, частица снова ускоряется и движется в другой ду с большей скоростью по окружности большего радиуса. При этом частица движется по спирали или по увеличивающемуся радиусу и, подходя к краю, выносится с помощью дефлекторной пластины (ДП). Частица с высокой энергией теперь может поразить цель T.

Циклотрон используется для ускорения протонов, дейтронов и альфа-частиц.

Циклотрон

Современное применение электромагнетизма

Поезд на магнитной подушке:

скоростные поезда на магнитной подвеске. Они используют полную мощность электромагнитной силы или ЭДС для обеспечения как магнитной левитации поезда, так и движения.

Электромагниты, закрепленные на направляющих, выполняют две основные функции. Во-первых, они должны поднимать поезд на магнитной подушке и заставлять его парить в воздухе, а во-вторых, другой набор электромагнитов помогает двигать поезд под действием магнитной силы.

Магнитная левитация — это явление, при котором объект подвешивается без поддержки, кроме магнитных полей. Магнитное давление используется для нейтрализации сил и действия гравитации.

В этих специально разработанных путях электромагнитные катушки для магнитной левитации размещены через равные промежутки и называются направляющими. Набор больших электромагнитов или постоянных магнитов будет помещен в ходовую часть поезда и будет поднимать поезд на высоту от 1 до 8 см над направляющей. Направляющая катушка также помогает удерживать поезд в пути.

Движущая катушка будет создавать переменный магнитный поток в электромагните так, что передняя часть поезда будет притягиваться, а задняя часть поезда будет отталкиваться, добавляя больше силы для движения вперед. Таким образом, переменный ток подается на катушки двигателей, создавая магнитный замок с поездом. Таким образом, частота переменного тока синхронизируется со скоростью поезда.

Маглев

Электромагнитный кран

Электромагнитные подъемные краны:

Электромагнитные подъемные краны используются для подъема и переноса стальных слоев, простыней, средних и толстых пластин и стальных баров. Они используют электромагнетизм для намагничивания катушки для подъема и размагничивания электромагнитной катушки для сброса материалов в нужном месте.

Электромагнитный контейнерный подъемник работает аналогичным образом для транспортировки контейнера с корабля в порт и наоборот.

Электромагнитные клапаны:

Обычно эти типы клапанов используются в дистанционном управлении для открытия и закрытия клапанов с пульта управления. Это достигается с помощью соленоидных катушек, которые преобразуют электрический сигнал в механическое позиционирование клапанов.

Намагничивание электромагнитных катушек определяет положение клапана в открытом или закрытом положении.

Части электромагнитного клапана:

  1. Корпус клапана
  2. Впускное отверстие
  3. Выпускное отверстие
  4. Катушка/соленоид
  5. Обмотки катушки
  6. Провода
  7. Плунжер
  8. Пружина
    9. 9011 9 Отверстие

Изображение предоставлено:

https://hyperphysics.phy- astr.gsu.edu/hbase/ Magnetic/cyclot.html

https://en.wikipedia. org/wiki/Maglev_%28transport%29

https://science.howstuffworks.com/maglev-train1.htm

https://www.ncports.com/news_detail_315.htm

https://www.pneumaticpart.com/solenoid-valve/parts-of-solenoid-valve.html

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Stator_eines_Universalmotor.JPG

https:// en.wikipedia.org/wiki/File:DoorBell_001.jpg

Использование электромагнита в практических целях

Электромагнит — это вид магнита, в котором магнитное поле создается электрическим током. Использование электромагнитов дано здесь, чтобы помочь учащимся лучше понять тему. Электромагниты можно рассматривать как временный магнит, функционирующий с помощью электрического тока. Магнитная сила электромагнита может быть легко изменена путем изменения количества электрического тока, а его полярность может быть изменена путем изменения направления электрического тока.

Электромагниты

ежедневно используются для различных целей. Например, электромагниты используются в больших кранах, используемых на свалках. Электромагниты также широко используются в многочисленных электромеханических и электронных устройствах. Некоторые распространенные варианты использования приведены ниже.

10 Использование электромагнитов

  1. Генераторы, двигатели и трансформаторы
  2. Электрические зуммеры и звонки
  3. Наушники и громкоговорители
  4. Реле и клапаны
  5. Устройства хранения данных, такие как видеомагнитофоны, магнитофоны, жесткие диски и т. д.
  6. Индукционная плита
  7. Магнитные замки
  8. Аппараты МРТ
  9. Ускорители частиц
  10. Масс-спектрометры

Подробнее: Электрический ток

Использование в бытовой технике

Большинство электрических приборов, используемых в доме, используют электромагнетизм в качестве основного принципа работы. Некоторые виды использования электромагнитов в домашних условиях включают электрический вентилятор, электрический дверной звонок, индукционную плиту, магнитные замки и т.

Д. В электрическом вентиляторе электромагнитная индукция поддерживает вращение двигателя и заставляет вращаться лопасть вентилятора. Также в электрическом дверном звонке при нажатии на кнопку за счет электромагнитных сил на катушку подается напряжение и звучит звонок.

Применение в области медицины

Электромагниты также используются в медицине. МРТ, сокращенно от магнитно-резонансной томографии, представляет собой устройство, в котором используются электромагниты. Устройство может сканировать все мельчайшие детали человеческого тела с помощью электромагнетизма.

Использование в запоминающих устройствах и компьютерном оборудовании

Данные в электронных книгах, гаджетах и ​​телефонах хранятся в электромагнитном формате в виде байтов и битов. Аппаратное обеспечение компьютера также имеет магнитную ленту, которая работает по принципу электромагнетизма. Даже в старые времена электромагниты играли огромную роль в хранении данных VCP и VCR.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *