تأثیر جریان در میدان مغناطیسی یک الکترومغناطیس آزمایشگاهی چیست؟

سلام! من به عنوان تأمین کننده الکترومغناطیسی آزمایشگاهی ، دست اول را دیدم که چگونه این دستگاه های nifty نقش مهمی در انواع آزمایشات و تحقیقات علمی دارند. یک سؤالی که اغلب مطرح می شود این است: تأثیر جریان در میدان مغناطیسی یک الکترومغناطیس آزمایشگاهی چیست؟ بیایید درست شیرجه بزنیم و این موضوع را با هم کاوش کنیم.

اول از همه ، بیایید به سرعت یاد بگیریم که یک الکترومغناطیس چیست. به عبارت ساده ، یک الکترومغناطیس نوعی آهنربا است که در آن میدان مغناطیسی توسط یک جریان الکتریکی تولید می شود. در یک آزمایشگاه ، اینها برای ایجاد زمینه های مغناطیسی کنترل شده برای آزمایش های مختلف بسیار مفید هستند. شما می توانید ما را بررسی کنیدالکترومغناطیس آزمایشگاهدر وب سایت ما برای درک بهتر از آنچه در مورد آن صحبت می کنیم.

اکنون ، رابطه بین جریان و میدان مغناطیسی یک الکترومغناطیس بسیار اساسی است. طبق قانون Ampere ، میدان مغناطیسی (B) در اطراف یک هادی حامل جریان مستقیماً متناسب با جریان (i) است که از طریق آن جریان می یابد. در مورد الکترومغناطیس ، که در اصل یک سیم پیچ سیم با جریان جریان از طریق آن است ، همان اصل اعمال می شود.

فرمول میدان مغناطیسی در داخل یک برقی (یک نوع مشترک از الکترومغناطیس) (b = \ mu_0ni) است ، جایی که (\ mu_0) نفوذپذیری فضای آزاد است ((\ mu_0 = 4 \ pi \ times10^{- 7} \ t \ t \ t \ cdot m/a))). فعلی این فرمول به وضوح نشان می دهد که اگر جریان جریان را از طریق الکترومغناطیس افزایش دهید ، قدرت میدان مغناطیسی متناسب افزایش می یابد.

بیایید بگوییم که شما یک الکترومغناطیس آزمایشگاهی اساسی با تعداد ثابت چرخش در طول واحد دارید. اگر جریان جریان را از آن دو برابر کنید ، قدرت میدان مغناطیسی نیز دو برابر خواهد شد. این رابطه خطی بین میدان جریان و مغناطیسی در یک محیط آزمایشگاهی فوق العاده مفید است زیرا به دانشمندان این امکان را می دهد تا قدرت میدان مغناطیسی را دقیقاً کنترل کنند.

اما این همه ساده نیست. برخی از محدودیت ها و عوامل عملی وجود دارد که می تواند بر این رابطه تأثیر بگذارد. به عنوان مثال ، با افزایش جریان ، مقاومت سیم در الکترومغناطیس نیز باعث گرم شدن آن می شود. این به دلیل اثر گرمایشی ژول است ، جایی که (p = i^{2} r) ، با (p) قدرت به عنوان گرما از بین می رود ، (i) جریان و (r) مقاومت سیم.

اگر سیم خیلی گرم شود ، می تواند به عایق روی سیم آسیب برساند یا حتی خود سیم را ذوب کند. این بدان معنی است که حداکثر جریان وجود دارد که می توانید با خیال راحت از طریق الکترومغناطیس عبور کنید. برای غلبه بر این مسئله ، برخی از الکترومغناطیلهای آزمایشگاهی با سیستم های خنک کننده مانند آب خنک کننده طراحی شده اند تا گرمای تولید شده را از بین ببرند.

عامل دیگری که باید در نظر بگیرید اشباع مغناطیسی مواد اصلی است. بیشتر الکترومغناطین آزمایشگاهی از یک هسته فرومغناطیسی مانند آهن برای تقویت میدان مغناطیسی استفاده می کنند. با این حال ، مواد فرومغناطیسی محدودیتی در میزان مغناطیسی دارند. پس از رسیدن هسته به نقطه اشباع خود ، افزایش جریان بیشتر باعث افزایش قدرت میدان مغناطیسی نمی شود.

حال ، بیایید در مورد انواع مختلف الکترومغناطیسی آزمایشگاهی و چگونگی تأثیر جریان بر میدان های مغناطیسی آنها صحبت کنیم. ماالکترومغناطیس فاصله هوا متغیر قابل تنظیمیک مثال عالی است با تنظیم فاصله هوا بین قطب های الکترومغناطیس ، می توانید توزیع میدان مغناطیسی را تغییر دهید. هنگامی که جریان را در این نوع الکترومغناطیس افزایش می دهید ، قدرت میدان مغناطیسی در قطب ها افزایش می یابد ، اما تغییر در توزیع میدان مغناطیسی به دلیل تنظیم شکاف هوا نیز باید در نظر گرفته شود.

ماالکترومغناطیس چندگانهمورد جالب دیگر است. این الکترومغناطها دارای قطب های مختلفی هستند که می توانند الگوهای میدان مغناطیسی پیچیده تری ایجاد کنند. جریان جریان از طریق هر سیم پیچ از الکترومغناطیس چندگانه بر میدان مغناطیسی کلی به روشی پیچیده تر تأثیر می گذارد. برای دستیابی به پیکربندی میدان مغناطیسی مورد نظر ، باید جریان را در هر سیم پیچ به دقت کنترل کنید.

در یک آزمایشگاه ، توانایی کنترل قدرت میدان مغناطیسی برای بسیاری از آزمایشات بسیار مهم است. به عنوان مثال ، در تحقیقات تصویربرداری با رزونانس مغناطیسی (MRI) ، کنترل دقیق میدان مغناطیسی برای به دست آوردن تصاویر واضح ضروری است. دانشمندان با تنظیم جریان در الکترومغناطیسی مورد استفاده در تنظیمات MRI ، می توانند میدان مغناطیسی را به نیازهای دقیق آزمایش تنظیم کنند.

در آزمایشات فیزیک ذرات ، از الکترومغناطیسی برای هدایت و تمرکز ذرات بار استفاده می شود. استحکام میدان مغناطیسی ، که توسط جریان کنترل می شود ، مسیر ذرات را تعیین می کند. یک تغییر کوچک در جریان می تواند باعث انحراف قابل توجهی در مسیر ذرات شود.

بنابراین ، برای جمع بندی آن ، جریان تأثیر مستقیم و قابل توجهی در میدان مغناطیسی یک الکترومغناطیس آزمایشگاهی دارد. با افزایش جریان ، می توانید قدرت میدان مغناطیسی را افزایش دهید ، اما همچنین باید از عواملی مانند گرمایش و اشباع مغناطیسی آگاه باشید. انواع مختلف الکترومغناطیسی ، مانند الکترومغناطیسی شکاف هوا متغیر قابل تنظیم و الکترومغناطیسی چندگانه ، نیاز به بررسی دقیق تر در مورد چگونگی تأثیر جریان بر میدان های مغناطیسی آنها دارد.

اگر در تحقیقات علمی یا آزمایش درگیر هستید و به یک الکترومغناطیس آزمایشگاهی قابل اعتماد احتیاج دارید ، ما برای کمک به اینجا هستیم. طیف وسیعی از الکترومغناطین ما برای تأمین نیازهای متنوع برنامه های مختلف آزمایشگاهی طراحی شده است. این که آیا شما به کنترل دقیق قدرت میدان مغناطیسی یا پیکربندی میدان مغناطیسی خاص نیاز دارید ، ما شما را تحت پوشش قرار داده ایم. برای شروع بحث در مورد نیازهای خود با ما تماس بگیرید و بیایید با هم کار کنیم تا راه حل کامل الکترومغناطیس برای آزمایشگاه خود پیدا کنیم.

منابع

• Halliday ، D. ، Resnick ، R. ، & Walker ، J. (2014). اصول فیزیک. ویلی
• گریفیتس ، دی جی (2017). مقدمه ای بر الکترودینامیک. انتشارات دانشگاه کمبریج.