80/3 |
0210 | 0207 | 0207 |
Магнитное поле катушки с током. Электромагниты и их применение. |
Хорошие постоянные магниты находят себе важные научные и технические
применения, например в электроизмерительных приборах. Но создаваемые ими поля не
очень сильны. Кроме того, большим неудобством постоянных магнитов является
невозможность быстро изменять магнитную индукцию их поля. В этом отношении
гораздо удобнее применение соленоидов с током (электромагнитов), поле которых
можно легко изменять, изменяя силу тока в обмотке соленоида. Поле соленоида
можно увеличить в сотни и тысячи раз, помещая внутрь него железный сердечник.
Именно так и устроено большинство электромагнитов, применяемых в технике.
Простейший электромагнит каждый легко может приготовить себе сам. Достаточно
намотать на какой-нибудь железный стержень – болт или кусок железного прута –
несколько десятков витков изолированной проволоки и присоединить концы этой
обмотки к источнику постоянного тока: аккумулятору или гальванической батарее
(рис. 12.8). Нередко электромагниту придают подковообразную форму (рис. 12.9),
более выгодную для удержания груза.
Рис. 8 |
Рис. 9 |
Поле катушки с железным сердечником значительно сильнее, чем поле катушки без
сердечника, потому что железо внутри катушки сильно намагничивается и поле его
складывается с полем катушки. Большинство технических применений магнитов
основывается на их способности притягивать и удерживать железные предметы. И в
этих применениях электромагниты имеют огромные преимущества перед постоянными
магнитами, ибо изменение силы тока в обмотке электромагнита позволяет быстро
изменять его подъемную силу. Сила, с которой магнит притягивает железо, резко
убывает по мере увеличения расстояния между магнитом и железом. Поэтому для
определенности подъемной силой магнита условились называть силу, с которой
магнит удерживает железо, расположенное в непосредственной близости к нему.
Другими словами, подъемная сила магнита равна той силе, которая необходима,
чтобы оторвать от магнита притянутый к нему кусок чистого мягкого железа.
Чтобы получить электромагнит с возможно большей подъемной силой, нужно увеличить
площадь соприкосновения полюсов магнита с притягиваемым железным предметом.
Когда нужно получить очень сильное магнитное поле, хотя бы и в небольшом
пространстве, применяют электромагниты с полюсными наконечниками в виде
усеченных конусов (см. рис. 12.4). Тогда в небольшом пространстве между ними
можно легко получать поле с магнитной индукцией до 5 Тл. Такие электромагниты
применяются преимущественно в физических лабораториях для опытов с сильными
магнитными полями.