3. Электромагниты
Принцип действия показан на рис.\(1\). Дугообразный магнит способен удерживать металлический груз большой массы благодаря магнитным взаимодействиям.
Рис. 1 . Изображение дугообразного электромагнита с грузом
Электромагниты нашли широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Ведь сила электромагнита проявляется только при его подключении к источнику тока и практически исчезает при его отключении. Следует отметить, что сила электромагнита регулируется, т.е. она может быть как большой, так и маленькой. Эта регулировка достигается изменением силы тока в цепи катушки. При увеличении силы тока, магнитное действие усиливается, а при уменьшении – ослабевает. В школьной лаборатории для этой цели используют реостат. Еще одно преимущество – размер. Электромагнит может быть любого размера в зависимости от назначения. На свалке машин, при перемещении металлических контейнеров, а также на прокатных станах используются электромагниты с сильным магнитным полем (рис. 2 ).
Рис. 2 . Изображение электромагнита с сильным магнитным полем
На рис. 3 показан принцип работы магнитного сепаратора. Сепаратор позволяет очистить зерно от семян сорняков. Для этой цели в зерно добавляют очень мелкие железные опилки. Полученную смесь перемешивают. Поверхность зерна гладкая, поэтому железные опилки к ним не прилипают. Семена сорняков, напротив, не имеют гладкой поверхности. Поэтому железные опилки в них застревают.
Смесь из зерен, опилок и семян сорняков \(1\) высыпаются из бункера на вращающийся барабан \(2\), внутри которого находится сильный электромагнит \(5\). Как известно, железо хорошо притягивается магнитом. Поэтому железные опилки \(4\), прилипшие к семенам сорняков, хорошо притягиваются электромагнитом и отделяются от потока зерна \(3\), который электромагнит не притягивает.
Рис. 3 . Изображение магнитного сепаратора
Электромагниты как техническое применение взаимосвязи электрических и магнитных явлений являются важным компонентом телефонии.
Электромагниты и их применение
На этом уроке мы узнаем, что электромагнит представляет собой катушку изолированной медной проволоки, по которой протекает электрический ток, сообщающий катушке свойства магнита. Вспомним, как обозначается электромагнит в электрической цепи. Узнаем, как изготавливают или обматывают катушку на намоточном станке. Выясним также, что для усиления магнитного поля электромагнита необходимо либо увеличить число витков при одном и том же сердечнике, либо усилить ток в катушке, либо увеличить размер сердечника. Узнаем, что в отличие от постоянного магнита, электромагнитом можно управлять. Если выключить ток, то электромагнит потеряет свои свойства. Поговорим о видах конструкции сердечника электромагнита: c притяжным или втяжным якорем. Рассмотрим принцип работы электромагнитного реле и электрического звонка.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
Получите невероятные возможности
1. Откройте доступ ко всем видеоурокам комплекта.
2. Раздавайте видеоуроки в личные кабинеты ученикам.
3. Смотрите статистику просмотра видеоуроков учениками.
Получить доступ
Конспект урока «Электромагниты и их применение»
Я думаю, что любой из вас не единожды сталкивался с явлением магнетизма. На вопрос, почему кусок железной руды притягивает гвозди, булавки и так далее, ответ даётся в физике. Это происходит потому, что в пространстве вокруг магнита имеется особое силовое поле, которое называют магнитным.
Но это поле существует не только вокруг природных магнитов. Его можно создать и при помощи электрического тока. Например, если по проводнику пропускать электрический ток, то вокруг него тоже возникает магнитное поле. Если электрический ток выключить, то магнитное поле сразу же исчезнет.
Но при прохождении тока по проводу возникает очень слабое магнитное поле.
Чтобы его усилить, провод надо намотать на полый каркас в виде катушки из диэлектрика. Таким образом получают электромагнит.
Такие магниты широко используются в электродвигателях, подъёмных кранах, для изготовления реле, автоматических устройств, электрических звонков и так далее.
Как же выглядит электромагнит? Он представляет собой катушку медной изолированной проволоки. По ней, сообщая свойства магнита, протекает электрический ток. Чтобы ещё больше усилить магнитные свойства катушки, в неё вставляют стальной сердечник.
На электрических схемах электромагнит обозначают так:
Схема включения электромагнита в электрическую цепь выглядит так:
Для изготовления катушек или обмоток используют специальное приспособление, которое называется намоточный станок.
Он состоит из каркаса, который закрепляют на валу с помощью резиновых колец. Катушку с которой будет сматываться провод устанавливают на вертикальном стержне. Затем конец провода пропускают в отверстие щеки каркаса и закрепляют. Наматывать провод нужно слоями, плотно укладывая витки и одновременно направляя их рукой.
После того как будет намотано нужное количество витков, провод нужно отрезать. Его конец пропустить через отверстие в щеке каркаса и закрепить. Поверхность обмотки следует изолировать несколькими слоями бумаги. На катушке указывают количество витков в обмотке и сечение провода, которым она выполнена.
В электромагнитах, которые предназначены для использования в лабораторно-практических работах, выводы или концы обмотки делают из гибкого, так называемого монтажного провода. К обмоточному его присоединяют пайкой. Место пайки изолируют и закрепляют.
Существует три способа усиления магнитного поля электромагнита: увеличить число витков при одном и том же сердечнике, усилить ток в катушке, увеличить размер сердечника.
Как и у постоянного магнита, у электромагнита есть два магнитных полюса. Но, если полюсами обычного полюса управлять нельзя, то у электромагнита – можно. Если ток проходит по обмотке, то электромагнит будет притягивать. Если же ток выключен, то все магнитные свойства теряются.
Чаще всего обмотка электромагнита изготавливают из медной проволоки. В зависимости от назначения обмотка может иметь различное количество витков и сечение провода тоже может быть любым.
Каркас может быть из картона, текстолита, пластмассы и других изоляционных материалов. Роль каркаса – удерживать обмотку и изолировать её от сердечника.
Другое название сердечника – это магнитопровод. Они могут быть притяжными или втяжными.
Как определить, какой сердечник имеет тот или иной электромагнит? Если к полюсам электромагнита притягивается специальная пластина, то это притяжная конструкция. Пластина носит название «якорь». Как правило, электромагниты с притяжным сердечником используют в технике для выполнения какого-либо действия. Например, для замыкания и размыкания электрических контактов.
После выключения тока сердечник и якорь практически полностью размагничиваются, то есть притяжение якоря к полюсам электромагнита прекращается.
Электромагниты с втяжным якорем или тяговые электромагниты часто используют в качестве привода в электротехнике.
С помощью него приводят в движение, например, стрелку электроизмерительного устройства. Втяжной якорь находится в состоянии устойчивого равновесия, если его концы одинаково удалены от середины катушки. Если же сердечник выведен из равновесия, то сила, которая действует на него со стороны магнитного поля катушки, стремиться направить его обратно.
Теперь давайте узнаем о том, как применяются электромагниты на примере электромагнитного реле и электрического звонка.
Начнём с определения.
Электромагнитное реле – это прибор, с помощью которого можно управлять какими-либо электроприборами на расстоянии.
Давайте посмотрим на принцип работы этого реле.
Под действием магнитного поля, которое создаёт обмотка катушки, верхнее плечо якоря притягивается к сердечнику. Нижнее плечо якоря отклоняет контактную пластину до тех пор, пока она не соприкоснётся с контактной пластиной. Соприкоснувшись, контакты замыкают электрическую цепь, в которую включён какой-либо потребитель. При отключении тока якорь с контактной пластиной отходит от сердечника, электрические контакты расходятся и цепь размыкается.
Существует несколько видов контактов, которые могут быть установлены в электромагнитных реле. Замыкающие, размыкающие и переключающие.
Следующий прибор, принцип действия которого мы рассмотрим – это электрический звонок.
Применяют его для звуковой сигнализации, в устройствах автоматического контроля, защиты в быту и на производстве.
Электромагнит является основной частью электрического звонка. При нажатии на кнопку электрическая цепь замыкается. Ток проходит по обмотке электромагнита и намагничивает сердечник, который, в свою очередь, притягивает к себе якорь с молоточком и контактом. При этом молоточек ударяет по чашечке звонка, контакты размыкаются, и электрическая цепь разрывается.
В результате этого сердечник размагничивается и отпускает якорь. Контакты соединяются и все повторяется сначала.
В зависимости от конструкции электрические звонки могут работать на батарейках или от электрической сети.
Подведём итоги урока.
Сегодня на уроке мы узнали, что электромагнит представляет собой катушку изолированной медной проволоки, по которой протекает электрический ток, который и сообщает катушке свойства магнита. Вспомнили, как обозначается электромагнит в электрической цепи. Узнали, что изготавливают или обматывают катушку на намоточном станке. Разобрали, что для того чтобы усилить магнитное поле электромагнита надо: либо увеличить число витков при одном и том же сердечнике, либо усилить ток в катушке, либо увеличить размер сердечника. Узнали, что в отличие от постоянного магнита, электромагнитом можно управлять. Если выключить ток, то он потеряет свои магнитные свойства. Поговорили о видах конструкции сердечника электромагнита: c притяжным или втяжным якорем. Рассмотрели принцип работы электромагнитного реле и электрического звонка.
Электромагниты и их применение
презентация к уроку по технологии (8 класс)
Магнитная азбука на холодильнике Магниты, прикрепляющиеся на холодильник, стали настолько популярны, что являются объектом коллекционирования. Так на текущий момент рекорд по числу собранных магнитов принадлежит Луизе Гринфарб (США). В настоящий момент в Книге рекордов Гиннеса за ней зарегистрирован рекорд в 35 000 магнитов. Это интересно
Соленоид (от греч. solen — трубка и eidos — вид) – проволочная спираль, по которой пропускают электрический ток для создания магнитного поля . Андре Мари Ампер, проводя опыты с катушкой (соленоидом), показал эквивалентность ее магнитного поля полю постоянного магнита. Исследования магнитного поля кругового тока привели Ампера к мысли, что постоянный магнетизм объясняется существованием элементарных круговых токов, обтекающих частицы, из которых состоят магниты. Магнетизм – одно из проявлений электричества. Электромагнит
Это катушка, состоящая из большого числа витков провода, намотанного на деревянный каркас. Когда в катушке есть ток, железные опилки притягиваются к ее концам, при отключении тока они падают. Электромагнит
Включим в цепь, содержащую катушку, реостат и при помощи него будем изменять силу тока в катушке. При увеличении силы тока действие магнитного поля катушки с током усиливается, при уменьшении — ослабляется. Электромагнит
Магнитное действие катушки с током можно значительно усилить, не меняя число ее витков и силу тока в ней. Для этого надо ввести внутрь катушки железный стержень (сердечник). Железо, введенное внутрь катушки, усиливает магнитное действие катушки. Катушка с железным сердечником внутри называется электромагнитом. Электромагнит — одна из основных деталей многих технических приборов . Электромагнит
Магнитопровода изготовляют из магнитно-мягких материалов – обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железоникелевых и железокобальтовых сплавов. Электромагнит — устройство, магнитное поле которого создаётся только при протекании электрического тока. Электромагнит Обмотки электромагнитов изготовляют из изолированного алюминиевого или медного провода, хотя есть и сверхпроводящие электромагниты.
Электромагнит Можно ли намотанную на гвоздь проволоку назвать электромагнитом? (Да.) 2. От чего зависят магнитные свойства электромагнита? (От силы тока, от количества витков, от магнитных свойств сердечника, от формы и размеров катушки.) 3. По электромагниту пустили ток, а затем уменьшили его в два раза. Как изменились магнитные свойства электромагнита? (Уменьшились в 2 раза.) Подумай и ответь
Вильям Стержен (1783-1850), английский инженер-электрик, создал первый подковообразный электромагнит, способный удерживать груз больше собственного веса (200-граммовый электромагнит был способен удерживать 4 кг железа). Первые электромагниты В.Стержена Это интересно…
Электромагнит удерживал на весу 3600 г и значительно превосходил по силе природные магниты такой же массы. Джоуль, экспериментируя с самым первым магнитом Стерджена, сумел довести его подъемную силу до 20 кг. Это было в том же 1825 г. Это интересно… Первый электромагнит, продемонстрированный Стердженом 23 мая 1825 г., выглядел как согнутый в подкову лакированный железный стержень длиной 30 см и диаметром 1,3 см, покрытый сверху одним слоем изолированной медной проволоки. Это интересно…
Джозеф Генри (1797-1878) – американский физик. Написал работы по электричеству и магнетизму. Усовершенствовал электромагнит. В 1827 г. Дж. Генри стал изолировать уже не сердечник, а саму проволоку. Только тогда появилась возможность наматывать витки в несколько слоев. Дж. Генри исследовал различные методы намотки провода для получения электромагнита. Создал 29-килограммовый магнит, удерживающий гигантский по тем временам вес – 936 кг. Это интересно…
Дугообразный электромагнит, удерживающий якорь (железную пластинку) с подвешенным грузом. Электромагниты Электромагнит разборный демонстрационный ЭМРД.
Прямоугольные электромагниты Прямоугольные электромагниты предназначены для захвата и удержания при транспортировании листов, рельсов и других длинномерных грузов.
Электромагнитные траверсы используются для перемещения длинномерных грузов. Электромагнитные траверсы
Применение электромагнитов Электромагниты однофазные переменного тока предназначены для дистанционного управления исполнительными механизмами различного промышленного и бытового назначения . Электромагниты широко применяют в технике благодаря их замечательным свойствам. Они быстро размагничиваются при выключении тока, их можно изготавливать (в зависимости от назначения) самых различных размеров, во время работы электромагнита можно регулировать его магнитное действие, меняя силу тока в катушке.
Применение электромагнитов Электромагниты, обладающие большой подъемной силой, используют на заводах для переноски изделий из стали или чугуна, а также стальных и чугунных стружек, слитков.
Применяются электромагниты в телеграфном, телефонном аппарате, в электрическом звонке, электродвигателе, трансформаторе, электромагнитном реле и во многих других устройствах. Применение электромагнитов
Тормозные электромагниты В составе различных механизмов электромагниты используются в качестве привода для осуществления необходимого поступательного перемещения (поворота) рабочих органов машин или для создания удерживающей силы. Это электромагниты грузоподъёмных машин, электромагниты муфт сцепления и тормозов, электромагниты, применяемые в различных пускателях, контакторах, выключателях, электроизмерительных приборах и так далее. Применение электромагнитов
Генеральный директор компании Walker Magnetics, г-н Брайан Твейтс с гордостью представляет самый большой в мире подвесной электромагнит. Это интересно… Его вес (88 т) примерно на 22 т превышает вес действующего победителя Книги рекордов Гиннеса из США. Его грузоподъемность составляет приблизительно 270 тонн.
Что называют электромагнитом? Какими способами можно усилить магнитное действие катушки с током? В каком направлении устанавливается катушка с током, подвешенная на длинных тонких проводниках? Какое сходство имеется у нее с магнитной стрелкой? Для каких целей используют на заводах электромагниты? Закрепление
Спасибо за работу и внимание!
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
План – конспект урока по физике в 8 классе на тему: «МАГНИТНОЕ ПОЛЕ КАТУШКИ С ТОКОМ. ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ.»
План – конспект урока по физике в 8 классе по теме:«Магнитное поле катушки с током. Электромагниты и их применение.» Цели урока:- обучающая: изучить способы усиления и ослабления магн.
магнитные поля катушки с током. Электромагниты. Практическая работа: «Сборка электромагнита и испытание его в действии
магнитные поля катушки с током. Электромагниты. Практическая работа: «Сборка электромагнита и испытание его в действии.
урок-исследование:»Постоянные магниты.Электромагниты.Применение магнитов»
Урок- исследование по теме » Постоянные магниты. Электромагниты. Применение магнитов»проводится в 8классе. Учащихся знакомятся с работой электромагнита, с областями применения электромагнитов, с.
Конспект открытого интегрированного урока по физике в 9-м классе: «Применение электромагнита. Телефонная связь»
Цели урока: рассмотреть применение электромагнита на примере телефона; научить учащихся пользоваться дополнительной литературой; развивать интерес к предмету; навыкам культурного поведения.Ход урока.У.
Информационно-развивающий урок по физике для 8 класса с элементами практической работы: «История открытия электромагнитов и их применение».
Учебный предмет: ФизикаУчитель физики ГБОУ Школа № 444 Самойлова Т.С.Класс: 8 классУМК: «Физика» Автор: А.В. ПёрышкинТема урока: «Электромагниты»Место и роль .
Электромагниты и их применение
Презентация к уроку.
урок «Электромагниты и их применение»
Цель урока: закрепить знания о магнитном поле электромагнитов на уровне применения в конкретной и нестандартной ситуациях;Задачи: — Актуализировать знания об устройстве и принципе действияэлектромагни.
Магнитное поле катушки с током. Электромагниты
В этом видеоуроке мы будем изучать магнитное поле катушки с током. Узнаем, какое сходство имеется у катушки с током и магнитной стрелки. Выясним, какими способами можно усилить магнитное действие катушки с током. А также познакомимся с устройством электромагнита и узнаем, для каких целей он используется.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
Получите невероятные возможности
1. Откройте доступ ко всем видеоурокам комплекта.
2. Раздавайте видеоуроки в личные кабинеты ученикам.
3. Смотрите статистику просмотра видеоуроков учениками.
Получить доступ
Конспект урока «Магнитное поле катушки с током. Электромагниты»
На прошлом уроке мы говорили о том, что вокруг любого проводника с током существует магнитное поле.
Большой практический интерес представляет магнитное поле катушки с током — соленоида (так называют такую катушку в технике). Она представляет собой намотанную на цилиндрическую поверхность проволоку, причём длина обмотки во много раз больше её диаметра.
Если пропустить по такой катушке ток, то она приобретёт свойство притягивать к себе лёгкие металлические предметы.
Если подвесить катушку с током на тонких и гибких проводниках и дать ей возможность свободно вращаться, то она установится так, что один её конец будет обращён на север, а другой — на юг. Следовательно, катушка с током, как и магнитная стрелка, имеет два полюса — северный и южный. Если поменять направление тока в катушке, то она повернётся на 180 о . Это свидетельствует о том, что направление линий магнитного поля катушки связано с направлением тока в ней.
Применяя железные опилки, можно получить картину линий магнитного поля катушки с током.
Как видим, внутри катушки магнитные линии параллельны друг другу, а на концах расходятся и замыкаются вне катушки. Таким образом, линии магнитного поля катушки с током, также, как и прямого тока, являются замкнутыми кривыми.
Принято считать, что вне катушки они направлены от её северного полюса к южному.
Для определения направления линий магнитного поля можно использовать правило правой руки, но только для соленоида. Если ладонью правой руки обхватить катушку с током так, чтобы четыре пальца расположились по направлению тока, то отставленный большой палец укажет направление линий магнитного поля внутри катушки.
Теперь выясним, можно ли как-нибудь увеличить силу магнитного поля катушки с током. Для этого проделаем такой опыт. Возьмём две катушки, в одной из которых число витков проволоки больше, чем во второй. И присоединим их к одинаковым источникам тока.
Замкнув цепь, мы увидим, что при одинаковой силе тока, катушка с большим числом витков, притянет к себе больше железных предметов. Значит, магнитное поле катушки с током тем сильнее, чем больше число витков в ней.
Теперь видоизменим наш опыт. Включим катушку в электрическую цепь, содержащую реостат и с его помощью будем изменять силу тока в цепи.
При увеличении силы тока, сила магнитного поля катушки с током увеличивается, а при уменьшении силы тока — уменьшается. Значит, сила магнитного поля катушки с током зависит от силы тока.
Но, кроме описанных нами двух способов усилить магнитное поле катушки, есть и ещё один. Этот способ впервые придумал Д. Араго, поместив внутрь катушки металлический стержень.
Араго заметил, что даже при постоянной силе тока и числе витков, магнитное поле катушки значительно увеличивается, если внутри катушки с током находится железный стержень.
Впоследствии железный стержень стали называть сердечником, а катушку с сердечником — электромагнитом. Назначение электромагнита понятно из названия: с помощью электрического тока создаётся мощный магнит.
Электромагнит, который представлен на рисунке, может удержать груз массой в десятки килограммов даже при небольшой силе тока в катушках, что недоступно никакому постоянному магниту.
Электромагниты, благодаря возможности регулировать их магнитное действие, широко используются людьми. Например, электромагниты, используемые на производстве, способны удерживать и переносить тонны металлического груза. Ещё недавно казалось, что поезд на магнитной «подушке» — это дело отдалённого будущего. Сегодня такие поезда построены, в Китае и Японии они уже находятся в эксплуатации. Поезд не имеет колёс, а «плывёт» над длинной магнитной полосой, заменяющей рельсы. Под магнитной полосой расположены мощные электромагниты, создающие необходимое магнитное поле. Поезда на магнитной подушке не испытывают трения, не загрязняют атмосферу и практически бесшумны.
Ещё одно применение магнита — использование его в электрическом звонке.
При нажатии кнопки цепь звонка замыкается, железная пластинка, называемая якорем, притягивается к электромагниту и молоточек ударяет по звонковой чаше. При этом контакт с винтом нарушается, ток в электромагните прекращается, и пружина возвращает якорь в прежнее положение. Затем всё повторяется снова.