Comment construire un générateur de champ électromagnétique

Contenu

• Conseils
• Physique des générateurs de champs électromagnétiques
• Champ magnétique deGénérateurs EMF
• Autres générateurs de CEM
• Electroaimant Utilisations

Les phénomènes électromagnétiques sont partout à partir de votre cellulebatterie des téléphones aux satellites qui transmettent les données à la Terre. Vous pouvez décrire le comportement de l’électricité à travers des champs électromagnétiques, des régions entourant des objetset des forces magnétiques, qui font toutes deux partie de la même force électromagnétique.

Parce que la force électromagnétique se retrouve dans de nombreuses applications de la vie quotidienne, vous pouvez mêmeconstruisez-en une en utilisant une batterie et d'autres objets tels que des fils de cuivre ou des clous métalliques qui traînent autour de votre maison pour démontrer ces phénomènes en physique par vous-même.

Conseils

Construire un générateur de champ électromagnétique (emf) nécessite une bobine solénoïdale de fil de cuivre (en hélice ou en spirale), un objet métallique tel qu'un clou en fer (pour générateur de clous),fil isolant et source de tension (telle qu'une batterie ou des électrodes) pour émettre des courants électriques.

Vous pouvez éventuellement utiliser des trombones en métal ou une boussole pour observer l'effet de la force électromotrice.Si l'objet en métal est ferromagnétique (tel que le fer), un matériau facilement magnétisable, il sera beaucoup, beaucoup plus efficace.

Physique des générateurs de champs électromagnétiques

L’électromagnétisme, l’une des quatre forces fondamentales de la nature, décrit la formation d’un champ électromagnétique créé par la circulation du courant électrique.

Quand un courant électriquepasse à travers un fil, le champ magnétique augmente avec les bobines du fil. Cela permet à plus de courant de circuler sur une distance plus petite ou dans des trajets plus petits, plus proches du clou métallique.Lorsque le courant traverse un fil, le champ électromagnétique est circulaire autour du fil.

••• Syed Hussain Ather

Lorsque le courant traverse le fil,vous pouvez démontrer la direction du champ magnétique en utilisant la règle de la main droite. Cette règle signifie que, si vous placez votre pouce droit dans la direction du courant des fils,vos doigts s'enrouleront dans la direction du champ magnétique. Ces règles empiriques peuvent vous aider à vous souvenir de la direction prise par ces phénomènes.

••• SyedHussain Ather

La règle de la main droite s'applique également à la forme de solénoïde du courant autour de l'objet métallique. Lorsque le courant circule en boucle autour du fil, il génère unchamp magnétique dans le clou métallique ou un autre objet. Cela crée un électro-aimant qui interfère avec la direction de la boussole et peut y attirer des trombones métalliques.Ce type d’émetteur de champ électromagnétique fonctionne différemment des aimants permanents.

Contrairement aux aimants permanents, les électroaimants ont besoin d’un courant électrique pour émettre unechamp magnétique pour leurs utilisations. Cela permet aux scientifiques, ingénieurs et autres professionnels de les utiliser pour une large gamme d'applications et de les contrôler de manière intensive.

Champ magnétique deGénérateurs EMF

Le champ magnétique pour un courant induit sous la forme de solénoïde de l’électromagnétique peut être calculé comme suit: B = μ₀ n l dans lequel B est le champ magnétique à Teslas, μ₀ (prononcé "mu naught") est la perméabilité de l’espace libre (valeur constante 1,257 x 10^-6), l est la longueur de l'objet en métalparallèlement au terrain et n est le nombre de boucles autour de l'électroaimant. En utilisant la loi des ampères, B = μ__₀ Je / l , vous pouvez calculer le curren_t I_ (en ampères).

Ces équations dépendent étroitement de la géométrie du solénoïde, les fils s’enroulant le plus près possible du clou métallique. Gardez à l'esprit que la direction du courant esten face du flux d'électrons. Utilisez ceci pour déterminer comment le champ magnétique doit changer et pour voir si l'aiguille de la boussole change comme vous le calculeriez ou détermineriez à l'aide de la règle de la main droite.

Autres générateurs de CEM

••• Syed Hussain Ather

Les changements de loi ampères dépendent de la géométrie du générateur emf. Dans le cas d'un toroïdal,électro-aimant en forme de beignet, le champ B = μ₀ n I / (2 π r) pour n nombre de boucles et r rayon du centre au centre des objets métalliques.La circonférence d'un cercle (2 π r) dans le dénominateur reflète la nouvelle longueur du champ magnétique qui prend une forme circulaire à travers le tore. Les formes de emfDes générateurs permettent aux scientifiques et aux ingénieurs d’exploiter leur puissance.

Les formes toroïdales sont utilisées dans les transformateurs. Les bobines qui les entourent sont enroulées en différentes couches de sorte que,le courant est induit à travers elle, la force électromotrice résultante et le courant qu’elle crée en réponse transfèrent le pouvoir entre différentes bobines. La forme lui permet d'utiliser des bobines plus courtes qui réduisentles pertes de résistance ou les pertes dues à la manière dont les courants sont enroulés. Cela rend les transformateurs toroïdaux efficaces dans l'utilisation d'énergie.

Electroaimant Utilisations

Électro-aimantsLes applications industrielles, les composants informatiques, la supraconductivité et la recherche scientifique peuvent être très diverses. Matériaux supraconducteurs atteindrepratiquement aucune résistance électrique à très basses températures (près de 0 Kelvin) pouvant être utilisée dans des équipements scientifiques et médicaux.

Cela comprend l'imagerie par résonance magnétique(IRM) et accélérateurs de particules. Les solénoïdes sont utilisés pour générer des champs magnétiques dans les matrices à points, les injecteurs de carburant et les machines industrielles. Transformateurs toroïdaux en particulieront également des utilisations dans l'industrie médicale pour leur efficacité dans la création de dispositifs biomédicaux.

Les électroaimants sont également utilisés dans les équipements musicaux tels que les haut-parleurs et les écouteurs.Les transformateurs de puissance qui augmentent ou diminuent la tension de courant le long des lignes électriques, le chauffage par induction pour la cuisson et la fabrication et même les séparateurs magnétiques pour le tri magnétiquematériaux de ferraille. L'induction pour le chauffage et la cuisson repose en particulier sur la manière dont une force électromotrice produit un courant en réponse à une modification du champ magnétique.

Enfin, les trains maglev utilisent une force électromagnétique puissante pour léviter un train au-dessus d’une voie et des électroaimants supraconducteurs pour accélérer à des vitesses élevées, à des vitesses rapides et efficaces.Outre ces utilisations, vous pouvez également trouver des électro-aimants utilisés dans des applications telles que les moteurs, les transformateurs, les écouteurs, les haut-parleurs, les magnétophones et les accélérateurs de particules.