Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Es geht nur um elektromagnetische Induktion
- Erhöhen Sie die aktuelle Größe
- Erhöhen Sie die Anzahl der Windungen
- Verwenden Sie einen ferromagnetischen Kern
Elektromagnete funktionieren genauso gut wie Permanentmagnete. Sie sind sogar noch nützlicher, da Sie sie ein- und ausschalten können. Sie finden Elektromagnete in Festplatten, Lautsprechern und sogar in hoch entwickelten Geräten wie MRT-Geräten und CERNs Large Hadron Collider in Genf, Schweiz. Sie benötigen offensichtlich einen stärkeren Elektromagneten für einen Teilchenkollider als für einen Lautsprecher. Wie können Wissenschaftler also Magnete so stark machen, dass sie einen Elektronenstrahl fokussieren? Die Antwort ist etwas komplizierter als sie nur größer zu machen, obwohl das ein Teil davon ist. Die verwendeten Materialien, die angelegte Spannung und die Umgebungstemperatur sind alle wichtig.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Um die Stärke eines Elektromagneten zu erhöhen, können Sie den Stärkestrom erhöhen. Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten. Sie können auch die Anzahl der Wicklungen erhöhen, die Umgebungstemperatur senken oder Ihren nichtmagnetischen Kern durch ein ferromagnetisches Material ersetzen.
Es geht nur um elektromagnetische Induktion
Der dänische Wissenschaftler Hans Christian Orsted war der erste, der bemerkte, dass ein Strom, der durch ein Kabel fließt, einen nahe gelegenen Kompass beeinflussen kann. Mit anderen Worten erzeugt es ein Magnetfeld. Wenn Sie den Draht um einen Kern wickeln, der ein sogenanntes Solenoid bildet, nehmen die Enden des Kerns entgegengesetzte Polaritäten an, genau wie ein Permanentmagnet. Die Stärke des Feldes hängt von der Stromstärke, der Anzahl der Windungen und dem Kernmaterial ab. Dies ist alles, woran Sie denken müssen, wenn Sie den Magneten stärker machen möchten.
Erhöhen Sie die aktuelle Größe
Nach dem Ampères-Gesetz ist das Magnetfeld um einen stromführenden Draht direkt proportional zur Stromstärke. Mit anderen Worten: Erhöhen Sie die Stromstärke und das Magnetfeld. Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten:
Erhöhen Sie die Anzahl der Windungen
Die Stärke eines Elektromagneten, auch als magnetomotorische Kraft (mmf) bezeichnet, ist nicht nur direkt proportional zum Strom (I), sondern auch zur Anzahl der Wicklungen (n) um den Elektromagneten. Das Erhöhen der Windungszahl ist wahrscheinlich der einfachste Weg, um die Stärke eines Elektromagneten zu erhöhen. Da mmf = nI ist, verdoppelt die Verdoppelung der Windungszahl die Stärke des Magneten. Es ist in Ordnung, die Drähte in Schichten um den Magnetkern zu wickeln. Das Magnetfeld bleibt unbeeinflusst, wenn sich die Drähte berühren.
Verwenden Sie einen ferromagnetischen Kern
Wenn Sie möchten, können Sie einen Elektromagneten herstellen, indem Sie Drähte um eine gebrauchte Papierrolle wickeln. Wenn Sie jedoch einen starken Magneten benötigen, wickeln Sie diese stattdessen um einen Eisenkern. Eisen ist ein magnetisches Material und wird beim Einschalten des Stroms magnetisiert. So erhalten Sie zwei Magnete zum Preis von einem. Stahl enthält Eisen, daher verhält es sich ähnlich, wenn auch nicht so stark. Zwei andere ferromagnetische Metalle, auf die Sie stoßen könnten, sind Nickel und Kobalt.