Co je to elektromagnet. Uveďte příklady jeho použití?

Elektromagnet – zařízení vytvářející magnetické pole, když jím prochází elektrický proud. Typicky se elektromagnet skládá z vinutí a feromagnetického jádra, které při průchodu elektrického proudu vinutím získává vlastnosti magnetu. Elektromagnety, určené především k vytváření mechanické síly, obsahují také kotvu (pohyblivá část magnetického obvodu), která sílu přenáší.

Vinutí elektromagnetů je vyrobeno z izolovaného hliníkového nebo měděného drátu, i když existují i ​​supravodivé elektromagnety. Magnetická jádra jsou vyrobena z měkkých magnetických materiálů – obvykle elektrické nebo vysoce kvalitní konstrukční oceli, lité oceli a litiny, slitin železa a niklu a železa a kobaltu. Pro snížení ztrát způsobených vířivými proudy (Foucaultovy proudy) jsou magnetická jádra vyrobena ze sady plechů.

Související pojmy

Solenoid (z řeckého σολήνα (solina) – kanál, potrubí a ειδός (eidos) – podobný, podobný) je druh induktoru.

Magnetické jádro je část nebo soubor částí navržených tak, aby s určitými ztrátami procházely magnetickým tokem buzeným elektrickým proudem proudícím ve vinutích zařízení, která obsahují magnetické jádro.

Ampérmetr (od ampér + μετρέω „měřím“) je zařízení pro měření proudu v ampérech. Stupnice ampérmetrů je kalibrována v mikroampérech, miliampérech, ampérech nebo kiloampérech v souladu s měřicími limity přístroje.

V elektrotechnice se pod pojmem kotva rozumí součástka elektrického stroje s pracovním vinutím a také pohyblivá část magnetického obvodu elektromagnetu a relé. S ohledem na fyzický pohyb se části elektrických strojů dělí na pohyblivé (rotor) a stacionární (stator). GOST 27471-87 (Točivé elektrické stroje. Definice) definuje kotvu jako součást stejnosměrného komutátorového stroje nebo střídavého synchronního stroje, ve kterém je indukováno emf a protéká zatěžovací proud. V souladu.

Elektromagnetická indukce je jev výskytu elektrického proudu, elektrického pole nebo elektrické polarizace, když se magnetické pole v čase mění nebo když se hmotné médium pohybuje v magnetickém poli. Elektromagnetickou indukci objevil Michael Faraday 29. srpna 1831. Zjistil, že elektromotorická síla (EMF) vznikající v uzavřeném vodivém obvodu je úměrná rychlosti změny magnetického toku povrchem ohraničeným tímto obvodem. Velikost elektromotorické síly.

Odkazy v literatuře

Existují různé metody a schémata magnetizace dílů pomocí permanentních magnetů, elektromagnetů, solenoidů, typů a kombinací proudů používaných při nedestruktivním testování pomocí magnetických metod.

♦ Indukční stroje (obr. 11). Když je aplikován elektrický proud, energie generovaná v elektromagnetických cívkách aktivuje vratnou pružinu, která je střídavě přitahována a odpuzována elektromagnetem a vrací se do své původní polohy díky své vlastní elasticitě. Tyč s jehlami připájenými k ní je připevněna ke speciální desce pohybující se pružinou. Jehly propíchnou kůži rychlými pohyby tam a zpět, které jsou pro oko neviditelné.

Magnetické hlavy jsou malé elektromagnety, jejichž polarita se mění, když se mění směr elektrického proudu, který jimi prochází. Protože se různé póly přitahují, když se náboj hlavy stane kladným, náboj oblasti na disku pod hlavou se stává záporným a naopak. Směr proudu procházejícího elektromagnetem hlavy, zatímco se disk otáčí pod ním, se rychle mění a na povrchu disku se objevují soustředné kruhy – sekvence kladně a záporně orientovaných magnetických polí. Pozitivně a negativně orientovaná pole na disku se používají jako binární číselná soustava – k záznamu jedniček a nul. Mechanika čte informace z disků pomocí obráceného procesu: změna orientace magnetického pole na povrchu indukuje mikroproudy procházející hlavou.

Solenoid je druh elektromagnetu. Skládá se z válcové cívky, jejíž závity jsou těsně navinuty a délka je výrazně větší než průměr. Vyznačuje se výrazným poměrem délky vinutí k průměru trnu, což umožňuje vytvořit rovnoměrné magnetické pole uvnitř dlouhého solenoidu.

Kosmická loď Mir má také nouzový balastní systém (výše zmíněný jako třetí balastní systém). Dvě pevné sklolaminátové nádoby obsahují 300 kilogramů niklových broků, které jsou přidržovány elektromagnety, jejichž uvolnění umožňuje částečné nebo úplné uvolnění broku a dodává zařízení pozitivní vztlak.

1) prvky elektromagnetu působí přímo na dvě páky a stlačením dvou pružin odtlačují brzdové destičky od sebe;

Související pojmy (pokračování)

Induktor (někdy tlumivka) je šroubová, spirálová nebo spirálová cívka vyrobená z vinutého izolovaného vodiče, která má značnou indukčnost s relativně malou kapacitou a nízkým činným odporem. V důsledku toho, když cívkou protéká střídavý elektrický proud, je pozorována její významná setrvačnost.

Reostat (potenciometr, proměnný odpor, proměnný rezistor; ze starořeckého ῥέος „průtok“ a στατός „stání“) je elektrické zařízení vynalezené Johannem Christianem Poggendorffem, které slouží k regulaci proudu a napětí v elektrickém obvodu získáním požadovaného odporu. hodnota . Zpravidla se skládá z vodivého prvku se zařízením pro regulaci elektrického odporu. Odpor lze měnit plynule nebo stupňovitě.

Relé (francouzsky relé) je prvek automatických zařízení, který při vystavení vnějším fyzikálním jevům přeskočí na konečný počet výstupních hodnot.

Kartáčově komutátorová jednotka je jednotka elektrického stroje, která zajišťuje elektrické spojení mezi obvodem rotoru a obvody umístěnými ve stacionární části stroje. Skládá se z komutátoru (soubor kontaktů umístěných na rotoru) a kartáčů (kluzné kontakty umístěné vně rotoru a přitisknuté ke komutátoru).

Klíč (spínač, spínač) je elektrické spínací zařízení sloužící k uzavření a rozepnutí elektrického obvodu.

Permanentní magnet je výrobek vyrobený z tvrdého magnetického materiálu s vysokou zbytkovou magnetickou indukcí, který si dlouhodobě udržuje svůj magnetizační stav. Permanentní magnety se vyrábějí v různých tvarech a používají se jako autonomní (energeticky nenáročné) zdroje magnetického pole.

Stator (anglicky stator, z latiny sto – standing) je stacionární část elektrického, lopatkového nebo jiného stroje, která spolupůsobí s pohyblivou částí – rotorem.

Mechanické relé je relé, které reaguje na změny mechanických veličin (výtlak, rychlost, zrychlení, průtok, tlak, síla, moment, výkon) nebo mechanických parametrů látek (elasticita, viskozita, hustota atd.). Ve většině případů se skládá ze snímačů různých mechanických veličin, které mají reléový výstup nebo působí na reléové prvky.

Voltmetr (volt + řecky μετρεω „Měřím“) je přímo čtecí měřicí zařízení pro stanovení napětí nebo EMF v elektrických obvodech. Připojeno paralelně k zátěži nebo zdroji elektrické energie.

Thyratron je iontové (plynové výbojové) zařízení pro řízení elektrického proudu pomocí napětí aplikovaných na jeho elektrody.

Vířivé proudy neboli Foucaultovy proudy (na počest J. B. L. Foucaulta) jsou vířivý indukční objemový elektrický proud, který vzniká v elektrických vodičích, když se v čase mění tok magnetického pole, které na ně působí.

Rotor (anglicky rotor; z latiny rota „wheel“, roto „rotating“) je rotační část motorů a pracovních strojů, na kterých jsou umístěny orgány přijímající energii z pracovní tekutiny (například rotor Wankelova motoru) popř. dejte jej do pracovní tekutiny (např. rotoru rotačního čerpadla). Rotor motorů je spojen s hnací hřídelí, rotor pracovních strojů je spojen s hnací hřídelí. Rotor je vyroben ve formě bubnů, disků, kol. Rotor úzce souvisí s koncepcí statoru.

Časové relé je relé určené k vytvoření nezávislého časového zpoždění a zajištění určitého sledu činnosti prvků obvodu. Časové relé se používá v případech, kdy je potřeba automaticky provést nějakou akci ne ihned po objevení se řídicího signálu, ale po nastavené době.

Polarizované relé je elektromagnetické relé, u kterého stav spínaných kontaktů závisí na směru toku proudu ve vinutí jeho elektromagnetu, tedy na polaritě jeho spojení. Tato závislost je zajištěna přídavným magnetickým tokem, který je vytvářen permanentním magnetem zabudovaným v magnetickém obvodu.

Stejnosměrný motor (stejnosměrný motor) je stejnosměrný elektrický stroj, který přeměňuje stejnosměrnou elektrickou energii na mechanickou energii.

Kondenzátor (z latinského condensare – „kompaktní“, „zahuštěný“ nebo z latinského condensatio – „akumulace“) je dvoupólová síť s konstantní nebo proměnnou hodnotou kapacity a nízkou vodivostí; zařízení pro akumulaci náboje a energie elektrického pole.

Potenciometr (z latinského potentia – „síla“ a řeckého μετρεω – „měřím“) je měřicí zařízení určené k určení napětí porovnáním dvou obecně různých napětí nebo EMF pomocí kompenzační metody. Když je jedno z napětí známé, umožňuje určit druhé napětí.

Rotující magnetické pole. Rotačním magnetickým polem se obvykle rozumí magnetické pole, jehož vektor magnetické indukce se beze změny velikosti otáčí konstantní úhlovou rychlostí. Magnetická pole magnetů, které se otáčejí kolem osy, která se neshoduje s osou jejich symetrie (například magnetická pole hvězd nebo planet), se však také nazývají rotační.

Oblouková komora (oblouková mřížka) je speciální zařízení používané v zařízeních pro zhášení oblouku v různých elektrických spínacích zařízeních k zabránění hoření a rychlému uhašení elektrického oblouku.

Baterie (francouzsky batterie) je skupina elektrických dvousvorkových obvodů zapojených paralelně nebo sériově. Typicky se tímto pojmem rozumí spojení elektrochemických zdrojů elektřiny/elektrického proudu (voltaické články, baterie, palivové články).

Elektrický stroj je elektromechanický měnič fyzikální energie, založený na jevu elektromagnetické indukce a ampérové ​​síle působící na vodič s proudem pohybující se v magnetickém poli.

Ruhmkorffova cívka, indukční cívka – zařízení na výrobu vysokonapěťových impulsů. Jedná se o elektromechanický měnič nízkého stejnosměrného napětí na vysoké střídavé napětí. Cívka byla pojmenována po německém vynálezci Heinrichu Ruhmkorffovi, který si v roce 1851 nechal patentovat svůj první design cívky a zorganizoval její úspěšnou výrobu ve své dílně v Paříži. Dřívější vývoj podobného zařízení jinými vynálezci zahrnuje.

Řídicí mřížka je jedna z elektrod elektronky, obvykle nejblíže katodě, nejčastěji je vyrobena ve tvaru spirály kolem katody, nesená dvěma rovnoběžnými podpěrami.

Kenotron (ze starořeckého kenos – prázdný a (elektr)tron) je elektronická elektronka určená pro usměrňování střídavého proudu. Jedná se o typ vakuové diody. Používá se v obvodech vysokonapěťových střídavých usměrňovačů, dříve byl široce používán v obvodech horizontálních snímacích koncových stupňů elektronkových televizorů a v rentgenových instalacích.

Termočlánek (termoelektrický konvertor) je zařízení používané v průmyslu, vědeckém výzkumu, medicíně a v automatizačních systémech. Používá se hlavně pro měření teploty.

Stejnosměrný stroj je elektrický stroj určený k přeměně mechanické energie na stejnosměrnou elektrickou energii (generátor) nebo pro zpětnou přeměnu (motor). DC stroj je reverzibilní.

Synchronní stroj je střídavý elektrický stroj, jehož otáčky rotoru se rovnají rychlosti magnetického pole ve vzduchové mezeře.

Elektrický proud je řízený (uspořádaný) pohyb částic nebo kvazičástic – nosičů elektrického náboje.

Ventilový motor je třeba odlišit od bezkomutátorového stejnosměrného motoru (BLDC), který má lichoběžníkové rozložení magnetického pole v mezeře a vyznačuje se pravoúhlým tvarem fázových napětí. Struktura BLDC je jednodušší než struktura VD (není zde převodník souřadnic, místo PWM je použita komutace 120 nebo 180 stupňů, jejíž implementace je jednodušší než PWM).

Měnič elektrické energie je elektrické zařízení, které přeměňuje elektrickou energii s určitými hodnotami parametrů a/nebo ukazatelů kvality na elektrickou energii s jinými hodnotami parametrů a/nebo ukazatelů kvality. Polovodičová zařízení jsou široce používána k implementaci měničů, protože poskytují vysokou účinnost.

Stykač (lat. contāctor „stykač“) je dvoupolohové elektromagnetické zařízení určené pro časté dálkové zapínání a vypínání silových elektrických obvodů v běžném provozu. Typ elektromagnetického relé.

Izolace v elektrotechnice je designový prvek zařízení, který jí brání průchodu elektrického proudu, například kvůli ochraně osob.

Galvanometr (od jména vědce Luigiho Galvaniho a starořeckého slova μετρέω – „měřím“) je vysoce citlivé zařízení pro měření síly malých stejnosměrných elektrických proudů. Na rozdíl od běžných mikroampérmetrů lze stupnici galvanometru kalibrovat nejen v jednotkách proudu, ale i v jednotkách napětí a v jednotkách jiných fyzikálních veličin. Stupnice může mít podmíněné bezrozměrné dělení, například při použití jako nulové ukazatele.

Měřicí mechanismus – sada prvků měřicího přístroje, které zajišťují potřebný pohyb ukazatele (šipka, světelný bod atd.)

Elektrický oblouk (voltaický oblouk, obloukový výboj) je jedním z typů elektrického výboje v plynu.

Rezistor (anglicky rezistor, z latiny resisto – I resist) je pasivní prvek elektrických obvodů, který má určitou nebo proměnnou hodnotu elektrického odporu, určený k lineární přeměně proudu na napětí a napětí na proud, omezování proudu, pohlcování elektrické energie, atd. Velmi široce používaná součást téměř všech elektrických a elektronických zařízení.

Tetroda je elektronka, která má čtyři elektrody: termionickou katodu (přímou nebo nepřímo vyhřívanou), dvě mřížky (kontrolní a stínící) a anodu. Vynalezl Walter Schottky v roce 1919. Přijímací a zesilovací tetrody byly používány v rádiových přijímacích cestách, než se pentody rozšířily. Oscilační a modulátorové tetrody se dodnes používají ve výkonových stupních rádiových vysílačů. Svazkové tetrody našly uplatnění v koncových stupních nízkofrekvenčních zesilovačů (LF) a jsou široce používány dodnes.

Elektromagnetický reproduktor (ve vztahu k přístrojům, které nevydávají zvuk do okolního prostoru, ale jsou určeny pro telefony a sluchátka, se používají termíny elektromagnetická kapsle a elektromagnetický telefon) je reproduktor, ve kterém vznikají zvukové vibrace pohybem membrána vyrobená z magnetického materiálu nebo kovová armatura v polním stacionárním elektromagnetu. Historicky úplně první reproduktor. S příchodem dynamických reproduktorů elektromagnetické.

Bočník je zařízení, které umožňuje elektrickému proudu (nebo magnetickému toku) obejít nějakou část obvodu, obvykle nízkoodporový odpor, cívku nebo vodič.

Magnetický zesilovač (amplistat – z angl. zesilovač – zesilovač a statický – statický, bez pohyblivých částí, transductor – z angl. transductor) je elektromagnetické zařízení, jehož činnost je založena na využití nelineárních magnetických vlastností feromagnetických materiálů a je navržen tak, aby zesiloval nebo převáděl elektrické signály. Používá se v automatických regulačních, řídicích a monitorovacích systémech.

Svodič přepětí je elektrické zařízení určené k omezení přepětí v elektrických instalacích a elektrických sítích. Zpočátku se zařízení na ochranu proti přepětí založené na technologii jiskřiště nazývalo svodič přepětí. S rozvojem technologie se pak k omezování přepětí začala používat zařízení na bázi polovodičů a metaloxidových varistorů, v souvislosti s nimiž se nadále používá termín „svodič“.

Pojistka je elektrické spínací zařízení určené k odpojení chráněného obvodu otevřením nebo zničením živých částí speciálně určených k tomuto účelu vlivem proudu překračujícího určitou hodnotu.

Vlákno je kroucené vlákno vyrobené ze žáruvzdorného materiálu (wolfram nebo slitiny wolframu), které díky svému odporu přeměňuje elektrický proud na světlo a teplo (tepelný účinek proudu). Používá se v žárovkách.

V elektrotechnice je ventil obecný název pro zařízení, jejichž odpor závisí na směru proudu, který jimi protéká (nebo na polaritě napětí, které je na ně aplikováno). Ventil si můžete představit jako spínač, který se zavírá při jedné polaritě napětí, které je na něj aplikováno, a otevírá se při druhé. Ideální ventil má nekonečnou vodivost v jednom směru proudu a nulovou ve druhém směru. Ve skutečnosti může odpor zařízení používaných jako ventily.

Třecí převod (lat. frictio, genitiv case frictionis – tření) je kinematická dvojice, která využívá třecí sílu mezi sebou k přenosu mechanické energie.

Většina použití elektromagnetů je založena na jejich schopnosti přitahovat a držet předměty, které obsahují železo a některé jeho slitiny. Podívejme se na pár příkladů.

Elektromagnetický jeřáb obsahuje velmi výkonný elektromagnet a používá se v hutních provozech k přesunu hotových výrobků nebo kovového „šrotu“ shromážděného k recyklaci (viz foto).
Elektromagnetické stoly často používané ve strojích v kovoobráběcích podnicích. Vrtání, frézování a lisování bude vysoce kvalitní pouze tehdy, když je obrobek bezpečně upevněn. Na elektromagnetickém stole je budoucí produkt pevně držen přitažlivostí silných elektromagnetů. Pro zajištění obrobku v požadované poloze na stole stačí zapnout proud a pro uvolnění proudu proud vypnout.

Magnetické separátory slouží k oddělení magnetických materiálů od nemagnetických. To je například nutné pro „zužitkování rudy“ oddělováním kusů železné rudy od nerudné horniny (viz obrázek). Jedná se například o čištění semen zemědělských rostlin od semen plevelů. To se děje následovně. Semena plevelů jsou zpravidla pokryta četnými vlákny, do kterých se zamotávají speciálně přidané malé železné piliny. Proto se v silném magnetickém poli semena plevelů odklánějí na stranu a oddělují se od užitečných semen.
Elektromagnety ve vojenských záležitostech používá se například v magnetických minách, které explodují, když nad nimi proplouvají lodě nebo ponorky. Během druhé světové války a po ní hrály hlavní roli speciální lodě – elektromagnetické minolovky. Vyčistili vody od magnetických min, což způsobilo jejich explozi pomocí speciálně vytvořeného magnetického pole kolem lodi plující v bezpečné vzdálenosti.

Elektromagnetická relé používané v automatizačních systémech. Když proud protéká vinutím elektromagnetu, kotva je přitahována k jádru a uzavírá nebo otevírá kontakty. V důsledku toho se zapínají nebo vypínají zařízení ovládaná relé. V jakých případech je to nutné? Například, když je potřeba vytvořit „galvanickou mezeru“, tedy zabránit proudu z řízeného obvodu do řídícího obvodu. Nebo například, když je nutné řídit vysoký proud v tlustých, objemných a drahých vodičích s nízkým proudem (a v souladu s tím tenkých, a proto levných a neskladných vodičů) (za účelem snížení nákladů na kabeláž a aby to bylo bezpečnější). Schopnost spínat elektrické obvody pomocí slabého signálu je důležitá pro bezpečný provoz průmyslových zařízení s vysokým výkonem. V tomto případě elektromagnetická relé fungují jako zesilovač signálu.
Elektromagnetické zámky spolehlivě zamykají ocelová vrata v továrnách a dveře ve vchodech domů. Chcete-li je otevřít, musíte vytočit speciální kód. Řetízek se otevře, přitažlivost zmizí a zámek lze snadno otevřít.

Elektromagnetické silnice u vysokorychlostních vozidel vytvářejí nad jejich povrchem tzv. „magnetický polštář“. Interagující magnetická pole silničních magnetů a spodku vlaku jej drží ve výšce několika centimetrů a současně jej posouvají dopředu, přičemž se rozsvítí, když se vlak přiblíží, a po jeho průjezdu se vypne.
Elektromagnety v urychlovačích (speciální vědecké přístroje, ve kterých se studují nabité částice) svým magnetickým polem podporují kruhovou trajektorii částic o konstantním poloměru. Svazky takových částic letící obrovskou rychlostí jsou hlavním prostředkem studia podstaty a vlastností elementárních částic. Největší elektromagnet na světě je součástí detektoru L3 používaného při experimentech na Velkém urychlovači Evropské rady pro jaderný výzkum ve Švýcarsku. Rozměry elektromagnetu přesahující výšku 4patrové budovy jsou 12x12x12 m a celková hmotnost je 7810 tun.

Efremova Marina Petrovna (region Samara, Samara)