- Какую форму имеет магнитное поле катушки с током?
- Что называется электромагнитом и где электромагниты используются?
Магнитное поле катушки с током
Во многих электрических устройствах для создания магнитного поля используется катушка с током. В катушке на пластмассовый или картонный сердечник плотно намотана проволока. При подключении концов обмотки к источнику тока в катушке возникает ток, и вокруг и внутри катушки образуется магнитное поле.
Наблюдать силовые линии магнитного поля катушки с током можно при помощи простой опытной установки. В пластине с гладкой поверхностью сделаны два параллельных ряда отверстий, сквозь которые продета проволока.
Витки полученной таким способом катушки настолько редкие, что можно увидеть силовые линии магнитного поля также внутри катушки. Если на горизонтально расположенную пластину насыпать железные опилки и создать в катушке электрический ток, то опилки расположатся вдоль силовых линий магнитного поля катушки с током.
Если длина катушки намного больше ее диаметра, то силовые линии магнитного поля внутри катушки будут параллельными. Вблизи обоих концов катушки силовые линии изгибаются. Они выходят из одного конца катушки и входят в другой. Таким образом, можно сказать, что силовые линии магнитного поля катушки с током – это замкнутые кривые (см. верхний рис.).
1. Какую форму имеют силовые линии магнитного поля катушки с током?
Направление силовых линий магнитного поля можно определить при помощи магнитных стрелок, которые следует расположить рядом с катушкой. К одному концу катушки магнитная стрелка поворачивается южным полюсом, а к другому – северным. Следовательно, один конец катушки с током является северным магнитным полюсом, а другой – южным. Силовые линии магнитного поля выходят из конца катушки, который является северным полюсом, и входят в конец катушки, который является южным полюсом (см. верхний рис.). Если поменять направление тока в катушке на обратное, то и магнитные стрелки повернутся на 180°. Какой конец катушки является северным полюсом, а какой южным, зависит от направления тока в катушке.
2. От чего зависит, на каком конце катушки с током северный магнитный полюс, а на каком – южный?
Электромагнит
Магнитное поле катушки с током можно усилить, если поместить в катушку железный сердечник. В этом можно убедиться на опыте. Для получения подходящей катушки плотно намотаем на карандаш несколько десятков витков проволоки. При подключении к концам обмотки батареи карманного фонарика в катушке возникнет ток и вокруг нее образуется магнитное поле. Если поднести катушку с током к железным опилкам, то к ней притянется лишь немного опилок.
Действие катушки с током на железные опилки станет намного сильнее, если вместо карандаша поместить в нее железный гвоздь подходящего диаметра. Катушка с железным сердечником притянет столько опилок, что на конце у нее образуется большая курчавая «кисть».
Действие на железные предметы катушки с железным сердечником сильнее потому, что в магнитном поле катушки с током железный сердечник намагничивается. Поскольку магнитное поле железного сердечника направлено одинаково с магнитным полем катушки, то магнитное поле сердечника усиливает магнитное поле катушки.
3. Почему магнитное поле катушки с током усиливается, если в катушку вставить железный сердечник?
Катушка с железным сердечником называется электромагнитом. В зависимости от приложенного к концам обмотки электромагнита напряжения сила тока в обмотке может быть разной. С изменением силы тока в обмотке изменяется и магнитное поле электромагнита. Чем сильнее ток в обмотке, тем сильнее магнитное поле электромагнита. Сила магнитного поля зависит также от числа витков в обмотке катушки. Магнитное поле электромагнита тем сильнее, чем больше витков проволоки в катушке.
4. Что называется электромагнитом и от чего зависит сила его магнитного поля?
У электромагнита имеется ряд преимуществ перед постоянным магнитом: силу и направление его магнитного поля можно изменять, изменяя силу и направление тока; при выключении тока пропадает и магнитное поле электромагнита.
5. Где используются электромагниты?
Электромагниты изготавливаются различных форм и размеров. Они используются в электродвигателях и генераторах электрического тока. Так как электромагнитом можно поднять груз очень большой массы, они используются в кранах для подъема и переноса изделий из стали и чугуна, металлолома и др. Поскольку магнитное поле электромагнитов пропадает с прекращением тока в катушке, их используют в телефонах, звуковых колонках, электромагнитных реле и т. д.
- электромагнита с большей силой тока
- электромагнита с меньшей силой тока
- магнитное поле электромагнитов одинаковое
Полезно знать!
Электромагнитное реле
Большие электродвигатели и электромагниты нередко устанавливаются в труднодоступных для человека местах. Такие устройства обычно включаются в работу с пульта управления. Но поскольку сила тока у мощных электрических устройств очень большая, пришлось бы тянуть к пульту управления толстые, занимающие много места, тяжелые и громоздкие провода, для изготовления которых, кроме того, требуется много металла.
Поэтому для включения в электросеть мощного электрооборудования используются установленные на оборудовании электромагнитные реле. Основными деталями электромагнитного реле являются электромагнит, железная пластина (якорь) с замыкающими рабочую электрическую цепь контактами и пружина.
6. Из каких частей состоит электромагнитное реле и как оно работает?
Обмотка электромагнита О через выключатель В соединена с источником тока. Если выключатель включен, в обмотке имеется ток. Сердечник электромагнита С намагничивается и притягивает к себе якорь Я. К якорю на планке из изоляционного материала прикреплен движущийся контакт выключателя рабочей электрической цепи К, замыкающий и размыкающий цепь, которая питает потребителя электроэнергии (например, электродвигатель). Если с помощью выключателя В прервать ток в обмотке электромагнита, сердечник С размагнитится, пружина П оттянет якорь от сердечника, и ток в цепи электродвигателя прекратится.
Сила тока в обмотке электромагнита намного меньше, чем в электродвигателе. Поэтому расположенный на пульте управления выключатель В можно соединить с электромагнитным реле тонкими проводами, которые легче и гибче. Пульт, присоединенный такими проводами, можно в случае надобности переносить из одного места в другое.
Электромагнитное реле с рабочими контактами можно соединять с любым электроустройством. Реле используются, например, для включения и выключения системы освещения больших залов. Само реле тоже может управляться каким-либо другим устройством. Например, часы включают в работу реле и с его помощью другой электрический прибор в точно определенное время.
Электромагнитное реле может быть приведено в действие также от слабого тока (фототока), возникающего при освещении фотоэлемента. Такие реле называются фотореле. Фотореле можно использовать, например, для автоматического включения и выключения уличного освещения. С наступлением темноты управляющая реле электрическая цепь замыкается, и реле включает фонари в работу. Утром, когда рассветет, управляющая реле цепь размыкается, и все уличные фонари гаснут.
Фотореле можно устанавливать возле станков для создания безопасной рабочей среды. Если, например, человек нечаянно поставит свою руку под штамп, он перекроет пучок света, проходящий через опасное место, свет перестанет падать на фотоэлемент, и фотореле выключит электрическую цепь станка.
Тепловое расширение металлов используется в термореле. Термореле – это электромагнитное реле, электрическая цепь которого управляется с помощью термовыключателя. В результате теплового расширения при определенной температуре замыкаются контакты термовыключателя, управляющего электромагнитным реле. Реле срабатывает и, в свою очередь, включает в работу какое-либо электроустройство.
В наши дни электромагнитные реле используются в основном для управления электрооборудованием с большой силой тока. В случае токов малой силы используются полупроводниковые устройства. Преимуществом электромагнитного реле является его надежность. В каждой стиральной машине, в холодильнике, а также в автомобиле обязательно есть электромагнитное реле.
