Door Jason Thompson | Bijgewerkt op 24 maart 2022

FabriekTh/iStock/GettyImages

Elektromagneten zijn veelzijdige apparaten die het gedrag van natuurlijke magneten nabootsen en tegelijkertijd het unieke voordeel bieden van instelbare magnetische velden door middel van elektrische bediening. Door vier kernparameters te manipuleren (spoelwindingen, elektrische stroom, kernmateriaal en draaddikte) kunt u de sterkte van een elektromagneet nauwkeurig afstemmen op een breed scala aan toepassingen.

TL;DR

De vier belangrijkste variabelen die de sterkte van de elektromagneet bepalen zijn:het aantal windingen in de spoel, de stroom die er doorheen vloeit, het materiaal en de plaatsing van de magnetische kern, en de dikte en geleidbaarheid van de draad.

Aantal beurten

Een elektromagneet bestaat uit een continue spoel die rond een metalen kern is gewikkeld en is aangesloten op een stroombron. Elke draadlus draagt ​​bij aan een magnetisch veld dat, wanneer het over alle windingen wordt opgeteld, zich gedraagt ​​als een staafmagneet met een duidelijke noord- en zuidpool. Het vergroten van het aantal windingen versterkt het cumulatieve veld, terwijl het verkleinen van het aantal windingen het verzwakt. Dit principe vormt de basis van het klassieke magneetontwerp.

Kernmateriaal en positie

De magnetische kern in de spoel versterkt het door de spoel geproduceerde veld dramatisch. Materialen met een hoge permeabiliteit, zoals zacht ijzer of staal, concentreren de magnetische flux, waardoor een sterkere aantrekkingskracht mogelijk is. Daarentegen leveren metalen met een lage permeabiliteit of luchtkernen zwakkere velden op. De effectieve lengte van de kern binnen de spoel is ook van belang:het gedeeltelijk inbrengen van de kern vermindert de flux omdat minder materiaal deelneemt aan het geleiden van het veld.

Batterijstroom

Elektrische stroom is de drijvende kracht achter het veld van een elektromagneet. Een hogere stroom resulteert in een sterkere magnetische flux, terwijl een lagere spanning of stroom deze verzwakt. Toenemende stroom verhoogt echter de temperatuur van de draad, waardoor de isolatie mogelijk wordt beschadigd en de levensduur van de spoel wordt verkort. Een goed warmtebeheer en een goede isolatie zijn essentieel bij gebruik met hoge stromen.

Draadmeter en geleidbaarheid

Alle geleiders vertonen weerstand; draad met grotere dikte vermindert deze weerstand, waardoor meer stroom mogelijk is voor een bepaalde spanning. Dientengevolge ondersteunt dikkere draad een sterker magnetisch veld. Omgekeerd biedt fijne draad een hogere weerstand, waardoor de stroom wordt beperkt en het veld wordt verzwakt. Het gebruikte metaal (koper, aluminium of zilver) heeft ook invloed op de geleidbaarheid en dus op de magnetische prestaties.