مرحبًا يا من هناك! كمورد للمغناطيس الكهرومغناطيسي المختبري ، رأيت بشكل مباشر كيف تلعب هذه الأجهزة الأنيقة دورًا مهمًا في جميع أنواع التجارب العلمية والبحث. أحد الأسئلة التي غالباً ما تنبثق هي: ما هو تأثير التيار على المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهرومغناطيسي المختبري؟ دعنا نغطس بشكل صحيح ونستكشف هذا الموضوع معًا.
أولاً ، دعنا نلخص بسرعة ماهية المغناطيسية الكهرومغناطيسية. ببساطة ، فإن المغناطيس الكهربائي هو نوع من المغناطيس الذي يتم فيه إنتاج المجال المغناطيسي بواسطة تيار كهربائي. في بيئة مخبرية ، تكون هذه مفيدة للغاية لإنشاء حقول مغناطيسية محكومة لتجارب مختلفة. يمكنك التحقق من لديناالمغناطيس الكهرومغناطيسي المختبرعلى موقعنا للحصول على فكرة أفضل عما نتحدث عنه.
الآن ، العلاقة بين المجال الحالي والمغناطيسي للكهرومغناطيسية أساسية للغاية. وفقًا لقانون Ampere ، فإن المجال المغناطيسي (ب) حول الموصل الحالي - الحمل يتناسب مباشرة مع المتدفق الحالي (I). في حالة المغناطيس الكهرومغناطيسي ، والذي هو في الأساس ملف من الأسلاك مع التيار يمر عبره ، ينطبق نفس المبدأ.
صيغة الحقل المغناطيسي داخل الملف اللولبي (نوع شائع من الكهرومغناطيس) هي (b = \ mu_0ni) ، حيث (\ mu_0) هي نفاذية المساحة الحرة ((\ mu_0 = 4 \ pi \ times10^{- 7} \ t \ cdot m/a)) ، (n) حاضِر. توضح هذه الصيغة بوضوح أنه إذا قمت بزيادة التيار يتدفق عبر المغناطيس الكهربائي ، فستزيد قوة المجال المغناطيسي بشكل متناسب.
دعنا نقول أن لديك كهرومغناطيسية مخبرية أساسية مع عدد ثابت من المنعطفات لكل وحدة طول. إذا قمت بتضاعف التيار الذي يمر عبره ، فإن قوة المجال المغناطيسي ستضاعف أيضًا. هذه العلاقة الخطية بين المجال الحالي والمغناطيسي مفيدة بشكل لا يصدق في بيئة المختبر لأنها تتيح للعلماء التحكم بدقة في قوة المجال المغناطيسي.
لكن الأمر ليس بهذه البساطة. هناك بعض القيود العملية والعوامل التي يمكن أن تؤثر على هذه العلاقة. على سبيل المثال ، أثناء زيادة التيار ، تؤدي مقاومة السلك في المغناطيسية الكهرومغنسية أيضًا إلى تسخينها. ويرجع ذلك إلى تأثير تسخين Joule ، حيث (p = i^{2} r) ، مع تبديد القوة (p) على أنها حرارة ، (1) التيار ، و (ص) مقاومة السلك.
إذا كان السلك ساخنًا جدًا ، فقد يتسبب في إتلاف العزل على السلك ، أو حتى إذابة السلك نفسه. هذا يعني أن هناك حد أقصى لتيار يمكنك المرور بأمان عبر المغناطيس الكهربائي. للتغلب على هذه المشكلة ، تم تصميم بعض المغنطيس الكهرومغناطيسي المختبري مع أنظمة التبريد ، مثل الماء - التبريد ، لتبديد الحرارة المتولدة.
عامل آخر يجب مراعاته هو التشبع المغناطيسي للمادة الأساسية. تستخدم معظم المغناطيس الكهرومغناطيسي المختبري نواة مغنطيسية ، مثل الحديد ، لتعزيز المجال المغناطيسي. ومع ذلك ، فإن المواد المغناطيسية المغناطيسية لها حد لمقدارها المغناطيسي. بمجرد أن يصل النواة إلى نقطة التشبع ، لن يؤدي زيادة التيار إلى زيادة قوة المجال المغناطيسي بشكل كبير.
الآن ، دعنا نتحدث عن أنواع مختلفة من المغناطيس الكهرومغناطيسي وكيفية تأثير التيار على حقولها المغناطيسية. ملكناقابلة للتعديل الفجوة الهوائية المتغيرة electromagnetهو مثال رائع. عن طريق ضبط فجوة الهواء بين أعمدة المغناطيس الكهربائي ، يمكنك تغيير توزيع المجال المغناطيسي. عندما تزيد من التيار في هذا النوع من المغناطيس الكهربائي ، ستزداد قوة المجال المغناطيسي عند الأعمدة ، ولكن التغير في توزيع المجال المغناطيسي بسبب تعديل فجوة الهواء يحتاج أيضًا إلى مراعاة.
ملكناMultipole electromagnetهي حالة أخرى مثيرة للاهتمام. تحتوي هذه المغناطيسات الكهربائية على أعمدة متعددة ، والتي يمكن أن تخلق أنماط المجال المغناطيسي أكثر تعقيدًا. يؤثر التيار المتدفق من خلال كل ملف من المغناطيس الكهرومغناطيسي المتعدد إلى المجال المغناطيسي الكلي بطريقة أكثر تعقيدًا. تحتاج إلى التحكم في التيار في كل ملف بعناية لتحقيق تكوين المجال المغناطيسي المطلوب.
في المختبر ، تكون القدرة على التحكم في قوة المجال المغناطيسي أمرًا بالغ الأهمية للعديد من التجارب. على سبيل المثال ، في بحث التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ، من الضروري التحكم الدقيق في المجال المغناطيسي للحصول على صور واضحة. من خلال ضبط التيار في المغناطيسات الكهربائية المستخدمة في إعدادات التصوير بالرنين المغناطيسي ، يمكن للعلماء جيدًا - ضبط المجال المغناطيسي للمتطلبات الدقيقة للتجربة.
في تجارب فيزياء الجسيمات ، يتم استخدام المغناطيسات الكهرومغناطيسية لتوجيه الجسيمات المشحونة وتركيزها. تحدد قوة المجال المغناطيسي ، والتي يتم التحكم فيها بواسطة التيار ، مسار الجسيمات. يمكن أن يسبب تغيير بسيط في التيار انحرافًا كبيرًا في مسار الجسيمات.
لذلك ، لتلخيصها ، يكون للتيار تأثير مباشر وهام على المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهرومغناطيسي المختبري. من خلال زيادة التيار ، يمكنك زيادة قوة المجال المغناطيسي ، ولكن عليك أيضًا أن تكون على دراية بعوامل مثل التدفئة والتشبع المغناطيسي. تتطلب أنواع مختلفة من المغناطيس الكهرومغناطيسي ، مثل المغناطيسات الكهرومغناطيسية المتغيرة للهواء والكهرومغناطيسية متعددة الأبعاد ، مزيد من الدراسة الدقيقة حول كيفية تأثير التيار على حقولها المغناطيسية.
إذا كنت منخرطًا في البحث العلمي أو التجريب وتحتاج إلى كهرومغناطيس مختبر موثوق ، فنحن هنا للمساعدة. تم تصميم مجموعتنا من المغناطيس الكهرومغناطيسي لتلبية الاحتياجات المتنوعة للتطبيقات المختبرية المختلفة. سواء كنت بحاجة إلى تحكم دقيق في قوة المجال المغناطيسي أو تكوين المجال المغناطيسي المحدد ، فقد قمنا بتغطية. اتصل بنا لبدء مناقشة حول متطلباتك ودعنا نعمل معًا للعثور على حل الكهرومغناطيسي المثالي للمختبر الخاص بك.
مراجع
- Halliday ، D. ، Resnick ، R. ، & Walker ، J. (2014). أساسيات الفيزياء. وايلي.
- غريفيث ، دي جي (2017). مقدمة للديناميكا الكهربائية. مطبعة جامعة كامبريدج.