Làm thế nào để chế tạo một nam châm điện cực mạnh

Nam châm điện là một dụng cụ tạo từ trường hay một nguồn sản sinh từ trường hoạt động nhờ từ trường sinh ra bởi cuộn dây có dòng điện lớn chạy qua. Nam châm điện gồm hai phần là cuộn dây tạo từ trường và lõi dẫn (khuếch đại) từ. Cảm ứng từ của nam châm điện được dẫn và tạo thành lớn nhờ việc sử dụng một lõi dẫn từ làm bằng vật liệu từ mềm có độ từ thẩm lớn và cảm ứng từ bão hòa cao. Khác với nam châm vĩnh cửu có cảm ứng từ cố định, nam châm điện có cảm ứng từ có thể thay đổi được nhờ việc điều khiển dòng điện chạy qua cuộn dây.

Nội dung chính

• Mục lục
• Lịch sử ra đờiSửa đổi
• Nguyên lýSửa đổi
• Cấu tạoSửa đổi
• Cuộn dâySửa đổi
• Cuộn dây tạo từ trườngSửa đổi
• Lõi dẫn từSửa đổi
• Các kiểu nam châm điện và ứng dụngSửa đổi
• Ứng dụng trong khoa học kỹ thuậtSửa đổi
• Ứng dụng trong công nghiệp và y họcSửa đổi
• Xem thêmSửa đổi
• Tham khảoSửa đổi Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Nam châm điện.
• Video liên quan

Sơ đồ nguyên tắc của nam châm điện tiên phong. Dòng điện phân phối bởi nguồn pin tạo ra từ trường trong cuộn dây và được khuếch đại bởi lõi dẫn từ làm bằng sắt non .

Phân bố đường sức từ trong một cuộn dây solenoid.

Nam châm điện có thông số nhiệt độ tốt nhất trong bất kể loại nam châm vật tư nào nên được xem là sự lựa chọn tốt nhất trong những ứng dụng nhiệt độ. Ưu điểm chính của mộtnam châm điệnlà từ trường có thể được đổi khác nhanh gọn trong một khoanh vùng phạm vi rộng của những giá trị bằng cách trấn áp sức mạnh của dòng điện. Tuy nhiên, cần có một nguồn phân phối nguồn năng lượng điện không thay đổi là điều thiết yếu, nhất là để duy trì những hoạt động giải trí trong nghành nghề dịch vụ phẫu thuật .

Mục lục

• 1 Lịch sử ra đời
• 2 Nguyên lý
• 3 Cấu tạo
• 3.1 Cuộn dây
• 3.2 Cuộn dây tạo từ trường
• 3.3 Lõi dẫn từ
• 4 Các kiểu nam châm điện và ứng dụng
• 4.1 Ứng dụng trong khoa học kỹ thuật
• 4.2 Ứng dụng trong công nghiệp và y học
• 5 Xem thêm
• 6 Tham khảo

Lịch sử ra đờiSửa đổi

Nam châm điện lần tiên phong được ý tưởng bởi nhà điện học người Anh William Sturgeon ( 1783 – 1850 ) vào năm 1825. Nam châm điện của Sturgeon là một lõi sắt non hình móng ngựa có một số ít vòng dây điện cuốn quanh. Khi cho dòng điện sinh ra bởi một pin nhỏ chạy qua, lõi sắt bị từ hóa và cảm ứng từ sinh ra đủ mạnh để hút lên được một hộp sắt nặng 7 ounce. Khi ngắt dòng điện, từ trường của lõi cũng biến mất .

Nguyên lýSửa đổi

Khi mắc một dây dẫn điện có nhiều vòng quấn với nguồn điện, dòng điện sản sinh một điện trường E trong những vòng quấn. Khi dòng điện đi qua những vòng quấn, Biến đổi của điện trường trong những vòng quấn sinh ra một từ trường B vuông góc với điện trường E.Từ trường của nam châm điện có đặc thù giống như từ trường của một nam châm vĩnh cữu, cũng hút hay đẩy một vật từ nằm trong từ trường của của nó. Khi ngắt dòng điện khỏi cuộn dây, từ trường biến mất. Vậy chỉ khi nào có dòng điện đi qua, cuộn dây mới trở một thành nam châm điện

Từ trường của cuộn dây tùy thuộc vào số từ cảm cuộn dây và dòng điện trong cuộn dây. Từ cảm cuộn dây tỉ lệ thuận với chiều dài, số vòng quấn và tỉ lệ nghịch với diện tích của cuộn dây đó  B = L I {\displaystyle B=LI}

Cấu tạoSửa đổi

Cuộn dâySửa đổi

Một dây dẫn điện với vòng quấn d N { \ displaystyle \ operatorname { d } \ ! N }L = μN2 ( l / A )l : chu vi vòng tròn = 2 ΠrNam châm điện gồm hai phần là cuộn dây tạo từ trường và lõi dẫn ( khuếch đại ) từ. Chi tiết của từng loại nam châm điện có thể khác nhau nhưng đều theo nguyên tắc chung này .

Cuộn dây tạo từ trườngSửa đổi

Thông thường, cuộn dây là cuộn ” solenoid ” được cuốn nhiều vòng dây đều nhau. Cường độ từ trường sinh ra trong ống dây được tính theo công thức : H = N. I L { \ displaystyle H = { \ frac { N.I } { L } } }Với N, L, I { \ displaystyle N, L, I }lần lượt là số vòng dây, chiều dài cuộn dây và cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây .

Lõi dẫn từSửa đổi

Lõi dẫn từ của nam châm điện là những vật tư từ mềm và thường thì chúng phải thỏa mãn nhu cầu những nhu yếu :

• Có độ từ thẩm lớn
• Cảm ứng từ bão hòa cao (để không giới hạn dải hoạt động của nam châm.
• Có tổn hao trễ nhỏ (lực kháng từ nhỏ) để không làm trễ quá trình thay đổi từ trường của nam châm.

Khi có lõi dẫn từ, cảm ứng từ sinh ra tại mặt phẳng của cực nam châm điện sẽ được xác lập theo công thức : B = μ r μ 0 H = μ r μ 0 N L I { \ displaystyle B = \ mu _ { r } \ mu _ { 0 } H = \ mu _ { r } \ mu _ { 0 } { \ frac { N } { L } } I }Với μ 0, μ { \ displaystyle \ mu _ { 0 }, \ mu }là độ từ thẩm của chân không và độ từ thẩm tỉ đối của vật tư dùng làm lõi dẫn từ .Một số vật tư được sử dụng làm lõi nam châm điện :

1. Hợp kim sắt silic

Các kiểu nam châm điện và ứng dụngSửa đổi

Ứng dụng trong khoa học kỹ thuậtSửa đổi

Thẻ tín dụng thanh toán, thẻ ghi nợ và máy rút tiền tự động hóa : trên những thẻ này đều có dải từ bên dưới, dải từ này được làm từ nam châm điện .Các màn hình hiển thị ti vi và máy tính : màn hình hiển thị TV và máy tính có một ống tia âm cực sử dụng hai cặp nam châm điện để điều khiển và tinh chỉnh hướng đi của chùm tia êlectron đến màn hình hiển thị .Động cơ điện và máy phát điện : 1 số ít động cơ điện dựa vào sự phối hợp của một nam châm điện và một nam châm vĩnh cửu trong khi máy phát điện thì ngược lại ( quy đổi nguồn năng lượng cơ học thành điện năng bằng cách vận động và di chuyển một dẫn trải qua một từ trường ) .Rơ-le : nam châm điện được sử dụng để tinh chỉnh và điều khiển những thiết bị chuyển mạch trong rơ-le. Điều này đặc biệt quan trọng quan trọng khi thực thi một vài hoạt động giải trí ví như triển khai cuộc gọi điện thoại cảm ứng. Các điện thoại cảm ứng tiên phong đã sử dụng một loại chuyển tiếp, nó không chỉ giúp liên kết cuộc gọi mà còn tạo nên bộ nhớ tính năng .Cần cẩu điện : những tấm tròn ở cuối của cần cẩu chính là một nam châm điện, khi sử dụng nguồn năng lượng điện thì tấm tròn có thể nâng những loại rác bằng sắt kẽm kim loại lên .

Ngoài ra, nam châm điện còn được ứng dụng trong các ngành giao thông (tàu điện), hàng không, vũ trụ, công nghệ quân sự, v.v,

Ứng dụng trong công nghiệp và y họcSửa đổi

Nam châm điện được sử dụng thoáng rộng trong công nghiệp và tiêu dùng dưới dạng những ứng dụng như của nam châm vĩnh cửu. Có thể kể đến là động cơ điện, xe bán tải điện, micro, bộ cảm ứng, loa phóng thanh, ống sóng đi du lịch, đồ trang sức đẹp, Nam châm điện còn được sử dụng thoáng rộng trong những dụng cụ như đồng hồ đeo tay, cảm ứng, thiết bị lò vi sóng, thiết bị điều khiển và tinh chỉnh tự động hóa, v.v, …Trong y học, những bệnh viện sử dụng kỹ thuật chẩn đoán MRI là kỹ thuật chụp cộng hưởng từ, một kỹ thuật chẩn đoán hình tân tiến dùng từ trường và sóng ra-đi-ô nhằm mục đích xử lý tại chỗ những yếu tố trong bộ phận khung hình của bệnh nhân mà không cần phẫu thuật xâm lấn .

Xem thêmSửa đổi

• Nam châm
• Nam châm vĩnh cửu
• Nam châm samarium coban
• Nam châm neodymi
• Nam châm đất hiếm
• Nam châm ferrite

Tham khảoSửa đổi Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Nam châm điện.

Video liên quan