NộI Dung
Hiện tượng điện từ ở khắp mọi nơi từ pin điện thoại di động của bạn đến các vệ tinh dữ liệu quay trở lại Trái đất. Bạn có thể mô tả hành vi của điện thông qua các trường điện từ, các vùng xung quanh các vật thể tác dụng lực điện và từ, cả hai đều là một phần của cùng một lực điện từ.
Bởi vì lực điện từ được tìm thấy trong rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày, bạn thậm chí có thể chế tạo một chiếc bằng pin và các vật thể khác như dây đồng hoặc đinh kim loại nằm quanh nhà bạn để chứng minh những hiện tượng này trong vật lý cho chính bạn.
Lời khuyên
Xây dựng một máy phát điện trường (emf) đòi hỏi một cuộn dây điện từ của dây đồng (hình xoắn ốc hoặc hình xoắn ốc), một vật kim loại như đinh sắt (đối với máy phát đinh), dây cách điện và nguồn điện áp (như pin hoặc điện cực) để phát ra dòng điện.
Bạn có thể tùy ý sử dụng kẹp giấy kim loại hoặc la bàn để quan sát hiệu ứng của emf. Nếu vật kim loại là sắt từ (như sắt), một vật liệu có thể dễ dàng từ hóa, nó sẽ hiệu quả hơn rất nhiều.
Vật lý của máy phát EMF
Điện từ, một trong bốn lực cơ bản của tự nhiên, mô tả cách một trường điện từ được tạo ra từ dòng điện phát sinh.
Khi một dòng điện chạy qua một dây, từ trường tăng theo cuộn dây của dây. Điều này cho phép dòng điện chạy qua một khoảng cách nhỏ hơn hoặc trong các đường nhỏ hơn gần với móng kim loại. Khi dòng điện chạy qua một dây, trường điện từ có hình tròn xung quanh dây.
••• Syed Hussain AtherKhi dòng điện chạy qua dây, bạn có thể chứng minh hướng của từ trường bằng quy tắc bàn tay phải. Quy tắc này có nghĩa là, nếu bạn đặt ngón tay cái bên phải theo hướng của dây dẫn, ngón tay của bạn sẽ cuộn tròn theo hướng của từ trường. Những quy tắc này có thể giúp bạn nhớ hướng mà những hiện tượng này có.
Quy tắc bàn tay phải cũng áp dụng cho hình dạng điện từ của dòng điện xung quanh vật kim loại. Khi dòng điện đi trong các vòng quanh dây, nó sẽ tạo ra từ trường trong đinh kim loại hoặc vật thể khác. Điều này tạo ra một nam châm điện nó cản trở hướng la bàn và có thể thu hút các kẹp giấy kim loại vào nó. Loại bộ phát trường điện từ này hoạt động khác với nam châm vĩnh cửu.
Không giống như nam châm vĩnh cửu, nam châm điện cần một dòng điện xuyên qua chúng để tạo ra từ trường cho mục đích sử dụng của chúng. Điều này cho phép các nhà khoa học, kỹ sư và các chuyên gia khác sử dụng chúng cho một loạt các ứng dụng và kiểm soát chúng rất nhiều.
Từ trường của máy phát EMF
Từ trường cho một dòng điện cảm ứng trong hình dạng điện từ của điện từ có thể được tính như B =0 n l trong đó B là từ trường trong Teslas, μ0 (phát âm là "mu naught") là tính thấm của không gian trống (giá trị không đổi 1.257 x 10-6), tôi là chiều dài của vật kim loại song song với trường và viết sai rồi là số vòng lặp xung quanh nam châm điện. Sử dụng luật Amperes, B = μ__0 Il , bạn có thể tính toán dòng điện I_ (tính bằng ampe).
Các phương trình này phụ thuộc chặt chẽ vào hình dạng của điện từ với các dây quấn quanh càng gần càng tốt xung quanh móng kim loại. Hãy ghi nhớ hướng của dòng điện ngược với dòng điện tử. Sử dụng điều này để tìm hiểu làm thế nào từ trường sẽ thay đổi và xem nếu kim la bàn thay đổi như bạn sẽ tính toán hoặc xác định bằng cách sử dụng quy tắc bàn tay phải.
Máy phát EMF khác
••• Syed Hussain AtherThay đổi Luật Amperes phụ thuộc vào hình dạng của trình tạo emf. Trong trường hợp nam châm điện hình xuyến, hình bánh rán, trường B =0 n I / (2 π r) cho viết sai rồi số vòng và r bán kính từ tâm đến tâm của các vật kim loại. Chu vi của một vòng tròn (2 r r) trong mẫu số phản ánh chiều dài mới của từ trường có hình tròn trong toàn hình xuyến. Hình dạng của máy phát điện emf cho phép các nhà khoa học và kỹ sư khai thác sức mạnh của họ.
Hình dạng hình xuyến được sử dụng trong máy biến thế sử dụng các cuộn dây quấn quanh chúng trong các lớp khác nhau, khi một dòng điện được tạo ra qua nó, kết quả là emf và dòng điện mà nó tạo ra trong phản ứng truyền năng lượng giữa các cuộn dây khác nhau. Hình dạng cho phép nó sử dụng các cuộn dây ngắn hơn làm giảm tổn thất đối với điện trở hoặc tổn thất do cách dòng điện được quấn. Điều này làm cho máy biến áp hình xuyến hiệu quả trong cách họ sử dụng năng lượng.
Sử dụng nam châm điện
Nam châm điện có thể bao gồm rất nhiều ứng dụng từ máy móc công nghiệp, linh kiện máy tính, siêu dẫn và nghiên cứu khoa học. Vật liệu siêu dẫn đạt được hầu như không có điện trở ở nhiệt độ rất thấp (gần 0 Kelvin) có thể được sử dụng trong các thiết bị khoa học và y tế.
Điều này bao gồm hình ảnh cộng hưởng từ (MRI) và máy gia tốc hạt. Solenoids được sử dụng để tạo ra từ trường trong các ma trận điểm, kim phun nhiên liệu và máy móc công nghiệp. Máy biến áp hình xuyến nói riêng cũng được sử dụng trong ngành y tế vì hiệu quả của chúng trong việc tạo ra các thiết bị y sinh.
Nam châm điện cũng được sử dụng trong các thiết bị âm nhạc như loa và tai nghe, máy biến áp điện làm tăng hoặc giảm điện áp dọc theo đường dây điện, sưởi ấm cảm ứng để nấu ăn và sản xuất và thậm chí là tách từ để phân loại vật liệu từ tính từ kim loại phế liệu. Cảm ứng để sưởi ấm và nấu nướng đặc biệt phụ thuộc vào cách một lực điện động tạo ra một dòng điện để đáp ứng với sự thay đổi của từ trường.
Cuối cùng, các đoàn tàu maglev sử dụng một lực điện từ mạnh để nâng một đoàn tàu lên trên đường ray và nam châm điện siêu dẫn để tăng tốc lên tốc độ cao với tốc độ nhanh, hiệu quả. Bên cạnh những ứng dụng này, bạn cũng có thể tìm thấy nam châm điện được sử dụng trong các ứng dụng như động cơ, máy biến thế, tai nghe, loa, máy ghi âm và máy gia tốc hạt.