Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Det handlar om elektromagnetisk induktion
- Öka nuvarande storlek
- Öka antalet lindningar
- Använd en ferromagnetisk kärna
Elektromagneter fungerar lika bra som permanentmagneter. Faktum är att de är ännu mer användbara, eftersom du kan slå på och av dem. Du hittar elektromagneter i hårddiskar, högtalare och till och med i sofistikerad utrustning som MRI-maskiner och CERNs Large Hadron Collider i Genève, Schweiz. Du behöver uppenbarligen en starkare elektromagnet för en partikelcolliderare än du gör för en högtalare, så hur gör forskare tillräckligt kraftfulla för att fokusera en stråle av elektroner? Svaret är lite mer komplicerat än att helt enkelt göra dem större, även om det är en del av det. Materialen du använder, den spänning du använder och omgivningstemperaturen är alla viktiga.
TL; DR (för lång; läste inte)
För att öka styrkan hos en elektromagnet kan du öka hållfastheten och det finns flera sätt att göra det. Du kan också öka antalet lindningar, sänka omgivningstemperaturen eller ersätta din icke-magnetiska kärna med ett ferromagnetiskt material.
Det handlar om elektromagnetisk induktion
Den danska forskaren Hans Christian Orsted var den första personen som märkte att en ström som går genom en tråd kan påverka en närliggande kompass. Med andra ord genererar det ett magnetfält. Om du lindar tråden runt en kärna och bildar vad som kallas en magnetventil kommer kärnans ändar att anta motsatta polariteter, precis som en permanent magnet. Fältets styrka beror på storleken på strömmen, antalet lindningar och kärnmaterialet. Detta är allt du behöver komma ihåg om du vill göra magneten starkare.
Öka nuvarande storlek
Enligt Ampères Law är magnetfältet runt en strömförande tråd direkt proportionell mot strömstyrkan. Med andra ord, öka strömstyrkan och öka magnetfältet, och det finns mer än ett sätt att göra detta:
Öka antalet lindningar
Styrkan hos en elektromagnet, även känd som sin magnetomotivkraft (mmf), är direkt proportionell mot inte bara strömmen (I), utan också antalet lindningar (n) runt magnetventilen. Att öka antalet lindningar är förmodligen det enklaste sättet att öka styrkan hos en elektromagnet. Eftersom mmf = nI, fördubblar antalet lindningar magnetens styrka. Det är bra att linda trådarna i lager runt magnetventilen. Magnetfältet påverkas inte när ledningar är i kontakt med varandra.
Använd en ferromagnetisk kärna
Om du vill kan du skapa en elektromagnet genom att linda kablar runt en begagnad pappershanddukrulle, men om du vill ha en stark magnet, ska du linda in dem runt en järnkärna istället. Järn är ett magnetiskt material, och det magnetiseras när du slår på strömmen. Detta ger dig i själva verket två magneter till priset av en. Stål innehåller järn, så det kommer att bete sig på samma sätt, även om det inte är lika starkt. Två andra ferromagnetiska metaller du kanske stöter på är nickel och kobolt.