Електромагнiти та їх застосування
РЕФЕРАТ
на тему:
ПЛАН
1. Поняття електромагнетизму
2. Поняття та класифiкацiя електромагнiтiв
3. Практичне використання електромагнiтiв
Список використаної лiтератури
1. Поняття електромагнетизму
Електромагнетизм
,
наука, яка займається питанням взаємозалежностi магнiтних та електричних явищ, наприклад, виникнення магнiтного поля при проходженнi електричного струму.
Електромагнiт
,
котушка з феромагнiтним осердям (напр.. з м’якої сталi), яка пiд впливом магнiтного поля, створеного при проходженнi через обмотку електричного струму, стає магнiтом.
,
1) явища, в яких iстотну роль вiдiграє електричний заряд або струм, 2) наука, про електричнi заряди та пов’язанi з ними електричнi й магнiтнi поля (напр., магнiтне поле навколо провiдника зi струмом), взаємозв’язок мiж електричними та магнiтними полями, а також пов’язанi з ними явища.
,
явища i властивостi матерiї, пов’язанi з взаємодiєю тiл через магнiтне поле.
Магнiт
, брусковi, тороїдальнi, у формi пiдкови та iн.; використовуються у компасах, електрогенераторах, двигунах, гучномовцях, мiкрофонах, замках, тощо.
Явище магнетизму вiдоме людям здавна. Китайцi говорили про природний магнiт: “люблячий камiнь притягає залiзо, як любляча мати пригортає дiтей”. Давнi греки називали магнiт “грекулесовим каменем”. Якщо їх так дивувала сила притягання природного магнiта, то що б вони сказали, побачивши сучаснi електромагнiти, що пiдiймають тонни залiза.
Речовина, з якої складається “геркулесiв камiнь” — магнетит, або iнакше магнiтний залiзняк (хiмiчний склад: 31% FeO i 69% Fe2 O3), -- це намагнiченi кам’янi шматочки, iнодi досить великих розмiрiв (до кiлькох кiлограмiв). Назва “магнiт”, як стверджував Платон, була дана Еврiпiдом, котрий називав його у своїх драмах “каменем iз Магнезiї”(Грецiя). Магнiт дiє не тiльки на залiзо. Нiкель, кобальт, марганець, платина, золото, срiбло, алюмiнiй також притягаються магнiтом, тiльки не так сильно. А димагнiтнi тiла, наприклад цинк, свинець, вiсмут вiдштовхуються вiд сильного магнiта. Якщо наповнити чистим киснем мильну бульбашку i помiстити її мiж полюсами сильного магнiта, вона помiтно розтягнеться вiд одного полюса до другого. Полум’я свiчi мiж полюсами сильного електромагнiта змiнює свою звичайну форму (мал. 1).
Найкраще напрям магнiтного поля можна визначити, якщо насипати дрiбнi залiзнi стружки тонким рiвним шаром на склянну пластинку або шматок гладкого картону, пiдвести пiд нього звичайний магнiт i легко струшувати стружки. Вони намагнiтяться пiд дiєю магнiта i пiсля струшування утворюють иаку картину: чим ближче до полюса, тим густiшi та чистiшi лiнiї стружок. З вiддаленням вони стають все розрiдженiшими i менш чiткими.
великої кiлькостi атомiв, iнодi видимi неозброєному оку. У ненамагнiченiй сталi вони розташованi хаотично, так, що дiя кожного знищується дiєю протилежно розташованого “магнiтика”. Коли ж брусок сталi натирають магнiтом, вiн нiби повертає силою свого притягання “магнiтики” одноiменними полюсами у один i той же бiк. Але цей спосiб намагнiчування годиться для отримання тiльки слабких магнiтiв.
2. Поняття та класифiкацiя електромагнiтiв
Електромагнíт (англ. electromagnet, нiм. Elektromagnet m) — пристрiй, що створює магнiтне поле при проходженнi електричного струму. Звичайно електромагнiт складається з обмотки i феромагнiтного осердя, який набуває властивостей магнiту при проходженнi по обмотцi струму. У електромагнiтах, призначених, перш за все, для створення механiчного зусилля також присутнiй якiр (рухома частина магнiтопроводу), що передає зусилля.
Обмотки електромагнiтiв виготовляють з iзольованого алюмiнiєвого або мiдного дроту, хоча є i надпровiднi електромагнiти. Магнiтопроводи виготовляють з магнiтом'яких матерiалiв — звичайно з електротехнiчної або якiсної конструкцiйної сталi, литої сталi i чавуну, залiзонiкельових i залiзокобальтових сплавiв. Для зниження втрат на вихровi струми магнiтопроводи виконують з набору листiв (шихта).
Електромагнiти застосовують для створення магнiтних потокiв в електричних машинах i апаратах, пристроях автоматики тощо (ґенераторах, двигунах, реле, пускачах i т. д.).
Нейтральнi електромагнiти постiйного струму
У таких магнiтах сила тяжiння залежить тiльки вiд величини струму в обмотцi i не залежить вiд напряму струму.
Поляризованi електромагнiти постiйного струму
У електромагнiтах цього типу створюється 2 незалежних магнiтних потоки: поляризацiйний, який утворюється зазвичай полем постiйного магнiту, i робочий магнiтний потiк, який виникає пiд дiєю обмотки керування, намагнiчувальної сили (м. р. с.). Дiя такого магнiту залежить як вiд величини магнiтного потоку, так i вiд напряму електричного струму в робочiй обмотцi.
Електромагнiти змiнного струму
з подвоєною частотою по вiдношенню до частоти струму живлення.
Іншi класифiкацiї
Електромагнiти розрiзняють також за рядом iнших ознак: за способом включення обмоток — з паралельними i послiдовними обмотками; за характером роботи — що працюють в тривалому, переривистому i короткочасному режимах; за швидкiстю дiї — швидкодiючi i сповiльненої дiї i т. д.
Найпростiший електромагнiт
Найпростiшим електромагнiтом є провiдник намотаний на цилiндричну котушку — соленоїд. Набагато сильнiше магнiтне поле можна створити, вставивши в котушку осердя з феромагнiтного матерiалу. При цьому магнiтне поле котушки намагнiчує осердя i те, в свою чергу, створює додаткове магнiтне поле.
Пристрої, де використовуються електромагнiти
3. Практичне використання електромагнiтiв
одному тiльки металургiйному заводi електромагнiтний кран переносить одразу 10 рельсiв, замiнюючи ручну працю 200 людей. Але якщо струм з якоїсь причини припиниться, аварiя неминуча. Дiаметр електромагнiта, зображеного на мал. 5 сягає 1,5м, вiн може пiдняти до 16 тонн вантажу (товарний вагон). Вiн не зможе переносити тiльки надто розжарений метал: нагрiтий до 800°С магнiт втрачає магнiтнi якостi. Виключенням є випадок, коли по розжареному металу тече сильний струм, який утворює магнiтне поле, здатне взаємодiяти iз зовнiшнiм магнiтним полем.
Як не дивно, але захистом вiд магнiтних сил є також залiзо. Всерединi залiзного кiльця магнiтна стрiлка компаса не вiдхиляється магнiтом, розмiщеним поза кiльцем. Старi механiчнi годинники зi сталевими або залiзними частинами виходять iз ладу, якщо їх намагнiтити. Але якщо годинник має залiзну або сталеву кришку, то його не намагнiтить навiть найсильнiший електромагнiт.
Силою електромагнiтiв iнодi користуються фокусники. Вiдомий наприклад трюк, коли людина дуже сильна не могла пiдняти ту рiч, яку легко пiдiймала секунду тому. Дно ящика залiзне, сам вiн стоїть на пiдставцi, що є сильним електромагнiтом. Досить пустити струм, i його не зможуть пiдняти навiть двоє-троє силачiв.
В залежностi вiд струму, який регулюється тренером, притягання буває рiзної сили, i може бути таким, що атлет, не бажаючи випускати праски з рук, ризикує повиснути на магнiтi.
Сiльськогосподарська технiка використовує магнiти для того, щоб вiддiлити ворсисте насiння бур’янiв вiд гладенького зерна культурних рослин. Якщо сумiш насiння обсипати залiзним порошком, то крупинки залiза облiплять насiння бур’янiв, але не пристануть до гладенького насiння корисних рослин. Магнiт виловлює всi бур’яни. Електромагнетизм дозволяє також працiвникам музеїв роздiляти сторiнки стародавнiх документiв за допомогою одноiменної електризацiї сторiнок документiв.
Інститут залiзничних технiчних дослiджень у Японiї продовжує розробку транспорта на магнiтнiй подушцi. Проводяться багаторазовi експериментальнi пробiги поїзда на спецiальнiй залiзницi у преф. Мiядзакi на о. Кюсю з метою створення системи, яку можна було б запустити у практичну експлуатацiю. Пiд час пробiгу в 1979 р. Без пасажирiв була досягнута швидкiсть 517 км/год, у 1987 р. З пасажирами – 400 км/год. В лiнiйному двигунi експериментального поїзда використаний як надпровiдник нiобiй-титановий сплав, а як охолоджувач – рiдкий гелiй. Втiм, гелiй має один недолiк: вiн дуже дорогий. Вченi працюють над тим, щою досягнути потрiбної надпровiдностi хоча б при температурi рiдкого кисню.
Були спроби створити магнiтний вiчний двигун – perpetuum mobile. Ось один iз таких проектiв: сильний магнiт А
розмiщується на колонцi. До неї приставленi два похилих жолоба М
i N
, при чому верзнiй має отвiр С N
вигнутий. Цей двигун мав би дiяти так: якщо у точку В
покласти невелику залiзну кульку, то пiд дiєю магнiта А
вона покотиться угору, провалиться через отвiр С
у нижнiй жолоб ND
жолоба i потрапить на верхнiй жолоб М
. Звiдси притягнеться магнiтом угору до отвору С
, i так безкiнечно. Помилка винахiдника у тому, що швидкiсть кульки, яка котиться по жолобу N
буде недостатня для того, щоб пiднятись по заокругленню D
. Це — ще один доказ неможливостi iснування perpetuum mobile.
якого викачано повiтря, на кварцовiй нитцi В
(мал. 8), що не проводить електрострум, пiдвiшена невеличка скляна трубочка А
, яка вмiщує кiлька тисячних долей грама радiєвої солi. До кiнця її пiдвiшенi два золотих листочка. β променi, якi легко проходять крiзь скло i складаються iз потоку електронiв, вiдносять iз собою негативний заряд, а потiм сама трубка з радiєм поступово заряджається позитивно. Цей позиттивний заряд переходить на золотi листочки i змушує їх роздвигатись, при цьому доторкаючись до стiнок балона. У вiдповiдних мiсцях приклеєнi смужки фольги, по яких заряд вiдходить, i листочки знову сходяться. Скоро накопичюється новий заряд, листочки знову розходяться, i так продовжуватиметься цiлi роки, поки радiй продовжуватиме випромiнювання. Здатнiсть радiю випромiнювати променi послаблюється вдвiчi через 1600 рокiв, тому радiєвий годинник буде йти не менше тисячi рокiв. Якби в епоху початку Русi було створено такий годинник, то вiн продовжував би працювати i у нашi часи. Але потужнiсть цього двигуна така мала, що його не можливо використовувати для iнших цiлей.
1. Мала гiрнича енциклопедiя: В 3-х т. / За ред. В. С. Бiлецького. — Донецьк: Донбас, 2004. ISBN 966-7804-14-3
2. Перельман Я. И. Занимательная физика: Книга вторая.— М.: Наука., 1991.
3. Унiверсальний словник-енциклопедiя (УСЕ). — К.,1999.
| 
