Composição de eletromagnet, peças, como funciona e aplicações

A eletroímã É um dispositivo que produz magnetismo a partir da corrente elétrica. Se a corrente elétrica cessar, o campo magnético também desaparece. Em 1820, descobriu -se que uma corrente elétrica produz em seu ambiente um campo magnético. Quatro anos depois, o primeiro eletromagnet foi inventado e construído.

O primeiro eletromagnet consistia em uma ferradura de ferro pintada com verniz isolante e, nele, dezoito giragem de fio de cobre sem fio isolante elétrico foram sobrecarregados.

figura 1. Eletroímã. Fonte: Pixabay

Os eletromagnets modernos podem ter maneiras variadas, dependendo do uso final que lhes será dado; E é o cabo que é isolado com verniz e não o núcleo de ferro. A forma mais comum do núcleo de ferro é cilíndrica, na qual o fio isolado de cobre é enrolado.

Um eletroímã pode ser feito apenas com a produção embaixo de um campo magnético, mas o núcleo de ferro multiplica a intensidade do campo.

Quando a corrente elétrica passa pelo enrolamento de um eletroímã, o núcleo de ferro é magnetiza. Ou seja, os momentos magnéticos intrínsecos do material estão alinhados e acrescentaram intensificar o campo magnético total.

O magnetismo como tal é conhecido pelo menos de 600 a.C., Quando os contos gregos de mileto falam em detalhes do ímã. A magnetita, um mineral de ferro, produz magnetismo natural e permanentemente.

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Vantagens de eletroímãs

Uma vantagem indiscutível dos eletroímãs é que o campo magnético pode ser estabelecido, aumentado ou removido pelo controle da corrente elétrica. Ao fabricar ímãs permanentes, são necessárias eletromaginas. 

Agora, por que isso acontece? A resposta é que o magnetismo é intrínseco para a matéria e a eletricidade, mas ambos os fenômenos se manifestam apenas sob certas condições.

No entanto, pode -se dizer que a fonte do campo magnético é as cargas elétricas em movimento ou corrente elétrica. Dentro do assunto, no nível atômico e molecular, essas correntes que produzem campos magnéticos em todas as direções que se cancelam são produzidos. É por isso que os materiais normalmente não mostram magnetismo.

A melhor maneira de explicá -lo é pensar que pequenos momentos magnéticos (momentos magnéticos) que apontam em todas as direções são alojados dentro do assunto, para que seu efeito macroscópico seja cancelado.

Em materiais ferromagnéticos, momentos magnéticos podem alinhar e formar regiões chamadas Domínios magnéticos. Quando um campo externo é aplicado, esses domínios estão alinhados.

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Quando o campo externo é removido, esses domínios não retornam à sua posição aleatória original, mas permanecem parcialmente alinhados. Dessa maneira, o material é magnetizado e forma um ímã permanente.

Composição e partes de um eletroímã

Um eletroímã é composto de:

- Um enrolamento de cabo isolado com verniz.

- Um núcleo de ferro (opcional).

- Uma fonte atual, que pode ser contínua ou alternativa.

Figura 2. Partes de um eletroímã. Fonte: Self feito.

O enrolamento é o motorista que passa a corrente produzido pelo campo magnético e está inscrito na forma de uma mola.

No enrolamento, as curvas ou turnos geralmente estão muito juntos. É por isso que é extremamente importante que o cabo com o qual o enrolamento seja realizado tenha um isolador elétrico, que é alcançado com um verniz especial. O objetivo do envergonhamento é que, mesmo quando as voltas são agrupadas e tocadas entre si, elas permanecem eletricamente isoladas e a corrente segue seu curso em espiral.

Quanto maior a espessura do motorista do enrolamento, maior a intensidade da corrente suportará o cabo, mas limita o número total de voltas que podem ser sobrecarregadas. É por esse motivo que muitas bobinas de eletromagnet usam um cabo fino.

O campo magnético produzido será proporcional à corrente que passa pelo motorista sinuoso e também proporcional à densidade de disparo. Isso significa que quanto mais voltas por unidade de comprimento são colocadas, maior a intensidade do campo.

Quanto mais apertadas as coberturas do enrolamento são, maior o número que ele se encaixa em um dado comprimento, aumentando sua densidade e, portanto, o campo resultante. Essa é outra das razões pelas quais os eletromagnets usam cabo isolado com verniz em vez de plástico ou outro material, o que adicionaria espessura.

Solenóide

Em um solenóide cilíndrico ou electriman, como o mostrado na Figura 2, a intensidade do campo magnético será dada pelo seguinte relacionamento:

B = μ⋅n⋅i

Onde B é o campo magnético (ou indução magnética), que nas unidades do sistema internacional é medida em Tesla, μ é a permeabilidade magnética do núcleo, n é a densidade de voltas ou número de voltas para cada metro e, finalmente, a corrente I que circula pelo enrolamento medido em amplificadores (a).

A permeabilidade magnética do núcleo de ferro depende da liga dela e geralmente está entre 200 e 5000 vezes a permeabilidade do ar. Nesse mesmo fator, o campo resultante é multiplicado em relação ao de um eletroímã sem núcleo de ferro. A permeabilidade ao ar é aproximadamente igual à do vácuo, que é μ₀= 1,26 × 10^-6 T*m/a.

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Como funciona?

Para entender o funcionamento de um eletroímã, é necessário entender a física do magnetismo.

Vamos começar com um cabo reto simples que transporta uma corrente i, essa corrente produz um campo magnético B ao redor do cabo.

Figura 3. Campo magnético produzido por um cabo reto. Fonte: Wikimedia Commons

As linhas de campo magnéticas ao redor do cabo reto são círculos concêntricos ao redor do cabo do motorista. As linhas de campo cumprem a regra da mão direita, ou seja, que se o polegar da mão direita apontar na direção da corrente, os outros quatro dedos da mão direita indicarão a direção da circulação das linhas de campo magnético.

Campo magnético de um cabo reto

O campo magnético devido a um cabo reto a uma distância r é:

Isso significa que meio centímetro do motorista o campo magnético é 40 milionésimos de Tesla, da mesma ordem do campo magnético terrestre.

Suponha que dobramos o cabo para que ele consiga um círculo ou SPASE, depois as linhas de campo magnéticas do interior se juntam apontando tudo na mesma direção, adicionando e se reforçando. No interior do Laço o Circular O campo é mais intenso do que do lado de fora, onde as linhas de campo são separadas e enfraquecidas.

Figura 4. Campo magnético produzido por um fio de círculo. Fonte: Wikimedia Commons

O campo magnético no centro de um loop

O campo magnético resultante no centro de uma spae de rádio para que transporta uma corrente eu sou:

Isso significa que, no centro de um centímetro espiral de um diâmetro, o campo magnético será 125,7 milionésimos de Tesla. Esses valores mostram que o efeito de dobrar o driver em uma forma circular intensifica o campo magnético no centro do círculo, que ainda está a 0,5 cm do motorista.

O efeito está se multiplicando se conseguirmos o cabo toda vez que ele tem dois, três, quatro, ... e muitas voltas. Quando enrolamos o cabo em forma de mola com muito bem o campo magnético dentro da mola, é uniforme e muito intenso, enquanto do lado de fora é praticamente zero.

Suponha que rolemos o cabo em uma espiral de 30 voltas em 1 cm de comprimento e 1 cm de diâmetro. Isso dá uma densidade de espuma de 3000 voltas por metro.

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Campo magnético solenóide ideal

Em um solenóide ideal, o campo magnético dentro é dado por:

Isso significa que o campo magnético se intensificou até aproximadamente 377.000 milhões de soldados de Tesla.

Em resumo, nossos cálculos para um cabo que leva 1 ampéio atual e calcula o campo magnético em microteslas, sempre a 0,5 cm de distância do cabo em diferentes configurações:

1. Cabo reto: 40 microteslas.
2. Cabo em um círculo de 1 cm de diâmetro: 125 microteslas.
3. 300 voltas em espiral em 1 cm: 3770 microteslas = 0,003770 Tesla.

Mas se adicionarmos à espiral um núcleo de ferro com um subsídio relativo de 100, o campo multiplica 100 vezes, ou seja, 0,37 Tesla.

Também é possível PARA:

Os materiais ferromagnéticos têm a característica de que o campo magnético B esteja saturado em um certo valor máximo. Nos núcleos de ferro com maior permeabilidade, esse valor está entre 1,6 e 2 tesla.

Assumindo um campo magnético de saturação de 1,6 tesla, a força por metro quadrado da área do núcleo de ferro exercida pelo eletroímã será de 10^6 Newton equivalente a 10^5 kg de força, ou seja, 0,1 toneladas por metro quadrado da seção transversal.

Isso significa que um eletroímã no campo de saturação de 1.6 Tesla exerce uma força de 10 kg em um núcleo de ferro de 1 cm² de seção transversal.

Aplicações de eletromagnet

Os eletromagnes fazem parte de muitos dispositivos e dispositivos. Por exemplo, eles estão presentes dentro:

- Motores elétricos.

- Alternadores e dínamos.

- caixas de som.

- Relés eletromecânicos ou suiches.

- Timbres elétricos.

- Válvulas solenóides para controle de fluxo.

- Discos difíceis do computador.

- Guindastes de escala de escala.

- Separadores de metal de resíduos urbanos.

- Freios elétricos de trens e caminhões.

- Máquinas de imagem de ressonância magnética nuclear.

E muito mais dispositivos.

Referências

1. Garcia, f. Campo magnético. Recuperado de: www.Sc.Ehu.é
2. Tagueña, J. E Martina, e. O magnetismo. Da bússola para girar. Recuperado de: Biblioteca Adigital.Ilce.Edu.mx.
3. Sears, Zemansky. 2016. Física da Universidade com Física Moderna. 14º. Ed. Volume 2. 921-954.
4. Wikipedia. Eletroímã. Recuperado de: Wikipedia.com
5. Wikipedia. Eletroímã. Recuperado de: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Magnetização. Recuperado de: Wikipedia.com