¿Cuáles son las aplicaciones de los electroimanes?
Un dispositivo con un núcleo de hierro en su interior y una corriente que fluye a través de la bobina para hacerlo magnético como un imán se llama electroimán y generalmente tiene forma de barra o pezuña. Los electroimanes se componen principalmente de bobinas, núcleos de hierro y armaduras, y generalmente están hechos de materiales magnéticos blandos. El núcleo de hierro es generalmente estacionario y la bobina siempre está montada sobre el núcleo de hierro. El resorte también está montado en la armadura del electroimán del dispositivo de conmutación. Cuando se activa la bobina, el núcleo de hierro y la armadura se magnetizan formando dos imanes con polaridades opuestas y se genera una atracción electromagnética entre los dos. Cuando la fuerza de succión es mayor que la fuerza de reacción del resorte, la armadura comienza a moverse hacia el núcleo de hierro; cuando la corriente en la bobina es menor que un cierto valor o se interrumpe el suministro de energía, la fuerza de succión electromagnética es menor que la fuerza de reacción del resorte, la armadura comienza a moverse hacia el núcleo de hierro; La fuerza de reacción del resorte y la armadura volverá a su posición de liberación original bajo la acción de la fuerza de reacción.
Los electroimanes son aparatos eléctricos que utilizan la atracción electromagnética generada por bobinas con núcleo de hierro portadoras de corriente para controlar dispositivos mecánicos y completar las acciones deseadas. Es un componente electromagnético que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Los electroimanes tienen muchas ventajas: el magnetismo del electroimán se puede controlar encendiendo y apagando la corriente; la magnitud de la fuerza magnética se puede controlar mediante la intensidad de la corriente o el número de vueltas de la bobina. Los electroimanes se utilizan ampliamente en la vida diaria. El electroimán es una aplicación del efecto magnético actual (electromagnetismo) y está estrechamente relacionado con la vida, como relés electromagnéticos, grúas electromagnéticas, trenes maglev, etc.
En 1822, los físicos franceses Arago y Roussac descubrieron que cuando la corriente pasa a través de un devanado que contiene bloques de hierro, los bloques de hierro del devanado pueden magnetizarse. En realidad, este fue el primer descubrimiento del principio de los electroimanes. En 1823, Sturgeon también llevó a cabo un experimento similar: enrolló 18 vueltas de alambre de cobre desnudo alrededor de una varilla de hierro en forma de U que no era una varilla magnética. Cuando el cable de cobre se conecta a las células fotovoltaicas, la bobina de cobre enrollada alrededor de la varilla de hierro en forma de U genera un campo magnético denso, convirtiendo la varilla de hierro en forma de U en un "electroimán". La energía magnética de este electroimán se amplifica muchas veces más que la de un imán permanente y puede levantar bloques de hierro 20 veces más pesados. Cuando se corta la energía, la barra de hierro en forma de U no puede absorber hierro y vuelve a convertirse en una barra de hierro normal.
Sturgeon inventó el electroimán, lo que permitió a la gente ver el brillante futuro de convertir la energía eléctrica en energía magnética. Este invento pronto se extendió en Gran Bretaña, Estados Unidos y algunos países costeros de Europa occidental.
En 1829, el electricista estadounidense Henry realizó algunas innovaciones en el dispositivo electroimán del esturión. Los cables aislados reemplazan a los cables de cobre desnudos, por lo que no hay necesidad de preocuparse por sufrir un cortocircuito con cables de cobre. Debido a la capa de aislamiento, el cable se puede enrollar firmemente una y otra vez. Cuanto más densa es la bobina, más fuerte es el campo magnético, lo que mejora en gran medida la capacidad de convertir energía eléctrica en energía magnética. En 1831, Henry había desarrollado un electroimán actualizado. Aunque no es grande, puede absorber 1 tonelada de hierro.
Los electroimanes son muy utilizados en la sociedad moderna, como ventiladores eléctricos, aspiradoras, timbres eléctricos, secadores de pelo, bombas de agua, lavadoras, exprimidores, licuadoras, frigoríficos, aires acondicionados, cortadoras de césped, etc. , todos utilizan el principio de los electroimanes.
Timbres eléctricos, motores, teléfonos, etc. Todos utilizan electroimanes para producir movimiento.
La estructura del timbre eléctrico es la siguiente e incluye principalmente varios diseños: ① electroimán; ② hoja de resorte.
Cuando el circuito se conecta a una fuente de alimentación, el electroimán se energiza, atrayendo la lengüeta. Cuando la caña se mueve hacia el imán, el martillo golpea la campana para emitir un sonido y, al mismo tiempo, las piezas en movimiento y estacionarias entran en contacto.
Cuando el circuito está en un estado de circuito abierto, el electroimán pierde su magnetismo y la lengüeta no atrae. Automáticamente volverá a su posición original bajo la acción de una fuerza elástica, haciendo que la pieza en movimiento se mueva. Se separa de la pieza estática y la corriente pasa nuevamente a través del electroimán y fluye hacia la bombilla, formando un bucle. El electroimán volvió a funcionar, atrayendo la caña y el martillo volvió a golpear la campana.
El timbre seguía sonando una y otra vez.
Las cintas de audio pueden grabar sonidos y los discos duros de las computadoras pueden grabar datos. Estos efectos se logran utilizando el electroimán del cabezal para cambiar las propiedades del material magnético en cintas y discos.
La aparición de la grabadora se remonta a 1877, cuando el gran inventor estadounidense Edison inventó el fonógrafo. Edison convirtió las ondas sonoras en vibraciones de una aguja de metal y las registró en papel de aluminio. La grabación se logra utilizando papel de aluminio y alfileres de metal.
En 1896, Poulsen, un joven ingeniero eléctrico danés, convirtió ondas sonoras en corriente y luego en magnetismo para lograr la grabación magnética, y obtuvo una patente en 1898. Pero la verdadera popularidad de la grabadora se produjo después de la invención de la cinta magnética. En 1935, el científico alemán Frayema inventó la cinta magnética y recubrió la cinta de acetato con óxido de hierro, reemplazando oficialmente al alambre de acero. En 1962, la empresa holandesa Philips inventó la grabadora de casetes.
Los altavoces utilizan electroimanes para convertir la corriente eléctrica en sonido.
A los oradores también se les llama “altavoces”. Es un transductor electroacústico de uso muy común que convierte señales eléctricas sonoras en sonido. El altavoz genera sonido generando un campo magnético alterno a través de una bobina con una señal de CA, atrayendo y repeliendo el disco, provocando la vibración del diafragma y el cono de papel, y luego propagando el sonido a través del medio aéreo.
El altavoz utiliza tanto electroimanes como imanes permanentes. Supongamos que ahora se toca la tecla C (la frecuencia es de 256 Hz, es decir, vibra 256 veces por segundo) y el tocadiscos emitirá corriente alterna de 256 Hz. En otras palabras, la dirección de la corriente cambia 256 veces en un segundo. Cada vez que la corriente cambia de dirección, también cambia la dirección del campo magnético producido por la bobina del electroimán. Como todos sabemos, el magnetismo significa que "las personas del mismo sexo se repelen y las personas del sexo opuesto se atraen". Los polos magnéticos de la bobina cambian constantemente, atrayendo y repeliendo el imán permanente, haciéndolo vibrar 256 veces por segundo. La bobina está unida a la membrana. A medida que la membrana vibra con la bobina, empuja el aire. ¿No es solo sonido la vibración del aire? Así funcionan los parlantes.
Los electroimanes no sólo convierten la electricidad en magnetismo, sino que también convierten el magnetismo en electricidad. En el mismo núcleo de hierro, dos conjuntos de bobinas sirven como dos electroimanes, uno de los cuales ingresa corriente alterna (electricidad que cambia la dirección de la corriente) y el otro conjunto de electroimanes tiene una salida de voltaje en ambos extremos. El voltaje de salida está relacionado con el número de bobinas. Cuantas más bobinas, mayor será el voltaje. Usando este principio, se pueden hacer varios transformadores para aumentar o disminuir el voltaje.
Un transformador es un dispositivo eléctrico común que se puede utilizar para convertir un determinado valor de voltaje CA en otro valor de voltaje CA de la misma frecuencia. También puede cambiar el valor de la potencia CA, transformar la impedancia o. fase de cambio.
La central eléctrica quiere transmitir electricidad con P=3UIcosφ a las zonas consumidoras de energía. Cuando P y cosφ son fijos, si el voltaje es mayor, la corriente en la línea de transmisión será menor, por lo que se puede reducir la pérdida de la línea de transmisión y se pueden ahorrar materiales conductores. Por lo tanto, el alto voltaje es el método más económico para la transmisión de energía a larga distancia. En la actualidad, el voltaje más alto de transmisión de energía CA en mi país ha alcanzado los 1.000 kV. Independientemente del funcionamiento seguro del generador o del coste de fabricación, no se permite que el generador genere directamente un voltaje tan alto. Los voltajes de salida del generador generalmente incluyen 3,15 kV, 6,3 kV, 10,5 kV, 15,75 kV, etc. Por lo tanto, se necesita un transformador elevador para aumentar el voltaje antes de transmitir a largas distancias. Después de que la energía eléctrica se transmite al área consumidora de energía, para cumplir con los requisitos de voltaje del equipo eléctrico, es necesario reducir el voltaje al voltaje requerido por varios equipos eléctricos a través de transformadores en todos los niveles.