Электричество и здоровье: как защитить себя от электромагнитного излучения в быту

Электромагнитное излучение: нужно ли его бояться?

Содержание

О том, какого мнения современная наука придерживается относительно влияние электромагнитного излучения на организм человека и какие приборы являются самыми значимыми источниками такого излучения, рассказывает

Влияние электромагнитных полей на организм человека изучается со времён СССР, ещё в 60х годах прошлого века оно было подтверждено, тогда же было введено и понятие «радиоволновая болезнь» и разработаны Предельно Допустимые Уровни (ПДУ). Исследования в этой области продолжаются и сейчас. Тем не менее, эффект и последствия от воздействия ЭМИ очень зависит от каждого конкретного человека, роста, веса, пола, состояния здоровья, иммунитета и даже диеты! Ровно так же как и от интенсивности поля, частоты и продолжительности воздействия.

Самыми значимыми источниками электромагнитного поля являются те приборы, которыми мы пользуемся чаще всего и которые располагаются к нам ближе всего. Это:

• мобильные телефоны
• персональные компьютеры (и ноутбуки, и планшеты, и стационарные компьютеры)
• из бытовой техники вне конкуренции СВЧ-печи

Устройства связи дают электромагнитное поле в момент приёма/передачи информации, а из-за того, что они расположены к нам на минимальном расстоянии (например, мобильный телефон находится вообще вплотную к голове), то и значения плотности потока ЭМ поля будет максимальным.

У СВЧ печей есть срок эксплуатации, если она новая и исправная, то излучения в момент работы снаружи печи практически не будет, если же поверхность загрязнена, неплотно прилегает дверца, то защита печи может не останавливать всё излучение и поля будут «пробивать» даже стены кухни! И давать превышение по всей квартире или ближайшим комнатам.

Как правило, чем мощнее потребитель тока, чем он ближе к нам расположен, чем дольше он на нас воздействует и чем менее защищён (экранирован), тем сильнее будут проявляться негативные последствия. Потому что интенсивность излучения от каждого конкретного источника тоже будет разная.

Негативное влияние на организм человека

Чем дольше мы находимся в электромагнитном поле, тем больше шансы на появление каких-либо последствий. Опасность в том, что без специального оборудования, мы никогда и не узнаем, подвергаемся ли мы прямо сейчас воздействию ЭМ-поля или нет. Разве что совсем в критических ситуациях, когда уже и волосы от статических зарядов начинают шевелиться.

Воздействие ЭМ полей может вызывать:

• головокружения
• головные боли
• бессонницу
• усталость
• ухудшение концентрации внимания
• депрессивное состояние
• повышенную возбудимость
• раздражительность
• резкие перепады настроения
• сильные скачки АД
• слабость
• нарушения работы сердечной мышцы
• ухудшение проводимости миокарда
• аритмию

Опасность заключается ещё и в том, что заметив у себя любой из описанных выше признаков, человек станет подозревать всё что угодно, но не электромагнитные поля, вызванные, например, скрытой проводкой, идущей вдоль спального места.

Правила безопасности при воздействии электромагнитного излучения на организм человека

Самая качественная защита от ЭМ излучения – это расстояние.

Плотность излучения с расстоянием падает в разы. У каждого источника достаточно ограниченный радиус действия полей, поэтому правильное планирование мест для отдыха/досуга, работы и сна уже залог Вашего здоровья, однако, не стоит забывать и про то, что любой обесточенный источник ЭМ-полей перестаёт таковым являться.

Поэтому не забывайте выключать из сети неиспользуемые приборы, не располагайте рядом с головой мощные источники ЭМИ, следите за состоянием бытовой техники и читайте инструкции по правильной эксплуатации бытовых приборов.

Чем электроника дороже – тем она безопаснее?

В теории качественная бытовая техника будет являться более безвредной, так как чем крупнее и «именитее» производитель, тем больше он будет заботиться о своём имидже и, соответственно, сертифицировать все свои продукты как можно более ответственнее. Но это, понятное дело, сказывается и на стоимости оборудования.

Однако стоит учитывать то, что это касается только новой техники, не подвергавшейся физическому воздействию, ремонтам, при правильной эксплуатации, расположении и прочее. Если хоть что-то было нарушено, то интенсивность излучения может измениться в разы.

Какое мнение сейчас принято по данному вопросу в научном сообществе?

Вред электромагнитного излучения для здоровья человека никем не отрицается. Но споры и обсуждения продолжаются касательно предельно допустимых уровней, так как провести однозначно линию, разграничивающую вред и пользу для организма, очень тяжело. В конце концов, есть и лечебные источники ЭМ-полей и диагностическое оборудование.

Электросмог: где «прячется» бытовая радиация и как от неё защититься

Наш эксперт – директор Центра электромагнитной безопасности Олег Григорьев.

Добрые помощники или враги?

Прожить без электричества даже несколько часов? Для многих это – настоящий кошмар. Представьте себе: отключился холодильник, не работают электроплита, чайник, утюг, стиральная машина, пылесос, компьютер, телевизор… Мы привыкли к тому, что наши «добрые помощники» облегчают домашнюю работу, делают быт комфортнее, развлекают нас, обучают наших детей и т. д.

Но при бесчисленных плюсах у бытовой техники есть и серьезные минусы: любой прибор или агрегат излучает электромагнитные волны или, проще говоря, является источником электросмога, таящего угрозу для здоровья. Специалисты утверждают, что электросмог становится серьезным фактором загрязнения окружающей среды, сравнимым по своему воздействию с… радиацией.

Такая точка зрения основана на том, что очаги радиационных загрязнений локальны, а электромагнитное излучение вездесуще, и мы постоянно подвергаемся его воздействию. Суммарная напряженность электромагнитных полей быстро увеличивается по сравнению с естественным, «безобидным» для нас фоном. Излучения, воздействуя на организм, ослабляют иммунитет, человек становится уязвим перед инфекциями, у него могут обостряться хронические заболевания. Электромагнитные волны способны вызвать серьезные нарушения в работе эндокринной, нервной систем, сбои сердечной деятельности. Существует два потенциальных фактора опасности – интенсивность излучения и продолжительность контакта человека с его источником. Но это вовсе не означает, что вся бытовая техника потенциально опасна – нужно просто правильно ее использовать.

Телевизор и Ко

Ученые, изучающие воздействие электромагнитного излучения на наше здоровье, считают, что наибольшее негативное влияние на человека оказывает телевизор, если он беспрерывно работает в течение нескольких часов. На втором месте– компьютер. Он обладает целым букетом источников электромагнитного излучения высокой интенсивности. К тому же общаемся мы с ним самым «близким образом», проводя целый день у экрана.

Кстати, и телевизор, и компьютер часто оснащены сетевыми фильтрами, источниками бесперебойного питания и другим вспомогательным оборудованием, что резко повышает плотность электромагнитных полей. На третьем месте – мобильные телефоны: их воздействию подвергается непосредственно наш с вами головной мозг, который очень чувствителен к излучению.

Достаточно сильный «производитель» электросмога – холодильник. Ведь он с небольшими перерывами работает круглосуточно. Кстати, если этот агрегат стоит у стены, граничащей с комнатой, там нельзя ставить кровать или оборудовать рабочее место. Не стоит злоупотреблять и электрообогревателем, например, оставлять его включенным на всю ночь и уж тем более нельзя ставить его рядом с кроватью.

Что касается других электроприборов, то «общение» с ними, как правило, непродолжительно. Например, печь СВЧ, если ее использовать для подогрева пищи пару-тройку минут, не представляет опасности, но когда вы готовите в ней какие-то блюда полчаса-час, постарайтесь держаться от печи подальше.

Ситуация становится опасной, когда несколько электроприборов сосредоточены на небольшой площади и работают одновременно. А такое часто бывает, когда мы стремимся справиться с домашними делами побыстрее. Например, когда готовим обед, работает электроплита, вытяжка, микроволновка, холодильник, плюс к этому кухонный комбайн или блендер. «До чего же устала!» – говорим мы себе после окончания такой «трудовой вахты», даже не догадываясь о том, что головная боль или подскочившее давление возникли не из-за физической перегрузки, виновник – напряженное электромагнитное поле.

Нехорошее соседство

Впрочем, можно оказаться во власти опасных волн, ни сном ни духом не ведая об этом. Например, если за стеной вашей квартиры находятся общие блоки электропитания, кабельные линии, распределительный щит (не тот простой щит на лестничной клетке, что предназначен для нескольких квартир, а распределительный или трансформаторная подстанция, которые обеспечивают электроэнергией весь дом).

Есть серии домов, где они расположены буквально за стеной квартиры. Что делать, если вы узнали, что ваше жилье именно такое? Не располагайте спальное или рабочее место ближе чем на 2,5 метра от «вредной» стены – иначе повышенный уровень электромагнитного поля может привести к серьезным заболеваниям.

Напряженная электромагнитная обстановка наблюдается и в тех домах, которые расположены рядом с телебашнями или ретрансляционными центрами. Самыми проницаемыми для электромагнитных полей считаются кирпичные стены, а внутри квартиры – из гипсокартона. Наиболее надежная защита – железобетон с арматурой.

Опасный вариант – когда в непосредственной близости от домов находятся линии высоковольтных электропередач. Работая непрерывно и с высокой нагрузкой, они создают сильные электромагнитные поля. По данным Всемирной организации здравоохранения, это может провоцировать развитие онкологических заболеваний. Закон запрещает строить жилые дома под «высоковольтками». В градостроительстве это запрещение работает, а вот что касается дачных участков – увы! Лет двадцать назад в окрестностях городов активно велась несанкционированная застройка заветных «шести соток», на высоковольтные линии не обращали внимания. Если они не задействованы, то есть являются резервными, с этим еще можно смириться. В случае же, если линии работают непрерывно и с высокой нагрузкой, они создают очень сильные поля. Приобретая новый дачный участок, помните об этом!

Важно

Пять правил защиты от электросмога:

1. Позаботьтесь о правильном размещении техники в доме: она должна находиться на расстоянии не менее полутора метров от человека. Это относится не только к холодильнику, телевизору и т. д., но и к блокам питания, зарядным устройствам, «базам» телефонов.

2. Закончив работу с бытовой техникой (кухонным комбайном, блендером, утюгом и т.д.), сразу же отключайте ее от электророзетки.

3. Самым защищенным от излучений местом в квартире должна быть спальня, там мы находимся ежедневно не менее 6–8 часов, поэтому не размещайте там телевизор, компьютер и т. д. Розетка для ночника должна находиться не ближе чем в метре от кровати.

4. Вся бытовая техника должна быть правильно подключена к системе электроснабжения.

5. Ожидая соединения по мобильнику, не подносите телефон к уху, наблюдайте за сигналами на дисплее. Старайтесь, чтобы ваши разговоры по сотовому были как можно короче.

Кстати

Воздействию электромагнитных полей мы подвергаемся и в транспорте – в вагонах метро и железной дороги, троллейбусах, трамваях. Конечно, дорога на работу и обратно или поездка в отпуск в поезде дальнего следования вреда здоровью не нанесут. А вот тем, кто занят профессионально в этой сфере – машинистам метрополитена, электропоездов, водителям трамваев и троллейбусов – стоит поберечься, использовать специальные портативные приборы индивидуальной защиты от электромагнитных излучений (их носят, как мобильник, на шнурке), не увлекаться сверхурочными сменами и т.д.

Электромагниты и их применение

Электромагнит создает магнитное поле с помощью обмотки, обтекаемой электрическим током. Для того чтобы усилить это поле и направить магнитный поток по определенному пути, в большинстве электромагнитов имеется магнитопровод, выполняемый из магнитномягкой стали.

Электромагниты получили настолько широкое распространение, что трудно назвать область техники, где бы они не применялись в том или ином виде. Они содержатся во многих бытовых приборах – электробритвах, магнитофонах, телевизорах и т.п. Устройства техники связи – телефония, телеграфия и радио немыслимы без их применения.

Электромагниты являются неотъемлемой частью электрических машин, многих устройств промышленной автоматики, аппаратуры регулирования и защиты разнообразных электротехнических установок. Развивающейся областью применения электромагнитов является медицинская аппаратура. Наконец, гигантские электромагниты для ускорения элементарных частиц применяются в синхрофазотронах.

Вес электромагнитов колеблется от долей грамма до сотен тонн, а потребляемая при их работе электрическая мощность – от милливатт до десятков тысяч киловатт.

Особой областью применения электромагнитов являются электромагнитные механизмы. В них электромагниты используются в качестве привода для осуществления необходимого поступательного перемещения рабочего органа или поворота его в пределах ограниченного угла, или для создания удерживающей силы.

Примером подобных электромагнитов являются тяговые электромагниты, предназначенные для совершения определенной работы при перемещении тех или иных рабочих органов; электромагнитные замки; электромагнитные муфты сцепления и торможения и тормозные электромагниты; электромагниты, приводящие в действие контактные устройства в реле, контакторах, пускателях, автоматических выключателях; подъемные электромагниты, электромагниты вибраторов и т. п.

В ряде устройств наряду с электромагнитами или взамен их используются постоянные магниты (например, магнитные плиты металлорежущих станков, тормозные устройства, магнитные замки и т. п.).

Электромагниты весьма разнообразны по конструктивным выполнениям, которые различаются по своим характеристикам и параметрам, поэтому классификация облегчает изучение процессов, происходящих при их работе.

В зависимости от способа создания магнитного потока и характера действующей намагничивающей силы электромагниты подразделяются на три группы: электромагниты постоянного тока нейтральные, электромагниты постоянного тока поляризованные и электромагниты переменного тока.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока рабочий магнитный поток создается с помощью обмотки постоянного тока. Действие электромагнита зависит только от величины этого потока и не зависит от его направления, а следовательно, от направления тока в обмотке электромагнита. При отсутствии тока магнитный поток и сила притяжения, действующая на якорь, практически равны нулю.

Поляризованные электромагниты постоянного тока характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков:(поляризующего и рабочего. Поляризующий магнитный поток в большинстве случаев создается с помощью постоянных магнитов. Иногда для этой цели используют электромагниты. Рабочий поток возникает под действием намагничивающей силы рабочей или управляющей обмотки. Если ток в них отсутствует, на якорь действует сила притяжения, создаваемая поляризующим магнитным потоком. Действие поляризованного электромагнита зависит как от величины, так и от направления рабочего потока, т. е. от направления тока в рабочей обмотке.

Электромагниты переменного тока

В электромагнитах переменного тока питание обмотки осуществляется от источника переменного тока. Магнитный поток, создаваемый обмоткой, по которой проходит переменный ток, периодически изменяется по величине и направлению (переменный магнитный поток), в результате чего сила электромагнитного притяжения пульсирует от нуля до максимума с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока.

Однако для тяговых электромагнитов снижение электромагнитной силы ниже определенного уровня недопустимо, так как это приводит к вибрации якоря, а в отдельных случаях к прямому нарушению нормальной работы. Поэтому в тяговых электромагнитах, работающих при переменном магнитном потоке, приходится прибегать к мерам для уменьшения глубины пульсации силы (например, применять экранирующий виток, охватывающий часть полюса электромагнита).

Кроме перечисленных разновидностей, в настоящее время большое распространение получили электромагниты с выпрямлением тока, которые по питанию могут быть отнесены к электромагнитам переменного тока, а по своим характеристикам приближаются к электромагнитам постоянного тока. Поскольку все же имеются некоторые специфические особенности их работы.

В зависимости от способа включения обмотки различают электромагниты с последовательными и параллельными обмотками.

Обмотки последовательного включения , работающие при заданном токе, выполняются с малым числом витков большого сечения. Ток, проходящий по такой обмотке, практически не зависит от ее параметров, а определяется характеристиками потребителей, включенных .последовательно с обмоткой.

Обмотки параллельного включения , работающие при заданном напряжении, имеют, как правило, весьма большое число витков и выполняются из провода малого сечения.

По характеру работы обмотки электромагниты разделяются на работающие в длительном, прерывистом и кратковременном режимах.

По скорости действия электромагниты могут быть с нормальной скоростью действия, быстродействующие и замедленно действующие. Это разделение является несколько условным и свидетельствует главным образом о том, приняты ли специальные меры для получения необходимой скорости действия.

Все перечисленные выше признаки накладывают свой отпечаток на особенности конструктивных выполнений электромагнитов.

Вместе с тем при всем разнообразии встречающихся на практике электромагнитов они состоят из основных частей одинакового назначения. К ним относятся катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой (может быть несколько катушек и несколько обмоток), неподвижная часть магнитопровода, выполняемого из ферромагнитного материала (ярмо и сердечник) и подвижная часть магнитопровода (якорь). В некоторых случаях неподвижная часть магнитопровода состоит из нескольких деталей (основания, корпуса, фланцев и т. д.). а)

Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода воздушными промежутками и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соответствующим деталям приводимого в действие механизма.

Количество и форма воздушных промежутков, отделяющих подвижную часть магнитопровода от неподвижной, зависят от конструкции электромагнита. Воздушные промежутки, в которых возникает полезная сила, называются рабочими; воздушные промежутки, в которых не возникает усилия в направлении возможного перемещения якоря, являются-паразитными.

Поверхности подвижной или неподвижной части магнитопровода, ограничивающие рабочий воздушный промежуток, называют полюсами.

В зависимости от расположения якоря относительно остальных частей электромагнита различают электромагниты с внешним притягивающимся якорем, электромагниты со втягивающимся якорем и электромагниты с внешним поперечно движущимся якорем.

Характерной особенностью электромагнитов с внешним притягивающимся якорем является внешнее расположение якоря относительно обмотки. На него действует главным образом рабочий поток, проходящий от якоря к торцу шляпки сердечника. Характер перемещения якоря может быть вращательным (например, клапанный электромагнит) или поступательным. Потоки рассеяния (замыкающиеся помимо рабочего зазора) у таких электромагнитов практически не создают тягового усилия, и поэтому их стремятся уменьшить. Электромагниты этой группы способны развивать достаточно большое усилие, но обычно применяются при сравнительно небольших рабочих ходах якоря.

Особенностью электромагнитов со втягивающимся якорем являются частичное расположение якоря в своем начальном положении внутри катушки и дальнейшее перемещение его в катушку в процессе работы. Потоки рассеяния у таких электромагнитов, особенно при больших воздушных зазорах, создают определенное тяговое усилие, в результате чего они являются полезными, особенно при сравнительно больших ходах якоря. Такие электромагниты могут выполняться со стопом или без него, причем форма поверхностей, образующих рабочий зазор, может быть различной в зависимости от того, какую тяговую характеристику нужно получить.

Наибольшее распространение получили электромагниты с плоскими и усеченно коническими полюсами, а также электромагниты без стопа. В качестве направляющей для якоря чаще всего применяется трубка из немагнитного материала, создающая паразитный зазор между якорем и верхней, неподвижной, частью магнитопровода.

Электромагниты со втягивающимся якорем могут развивать усилия и иметь ход якоря, изменяющиеся в очень большом диапазоне, что обусловливает их широкое распространение.

В электромагнитах с внешним поперечно движущимся якорем якорь перемещается поперек магнитных силовых линий, поворачиваясь на некоторый ограниченный угол. Такие электромагниты обычно развивают сравнительно небольшие усилия, но они позволяют путем соответствующего согласования форм полюсов и якоря получать изменения тяговой характеристики и высокий коэффициент возврата.

В каждой из трех перечисленных групп электромагнитов в свою очередь имеется ряд конструктивных разновидностей, связанных как с характером протекающего по обмотке тока, так и с необходимостью обеспечения заданных характеристик и параметров электромагнитов.

Принцип работы электромагнита

Электромагнит – устройство и принцип работы

Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него.

Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.

Магнитные поля возникают в случае, когда весь набор электронов металлического объекта начинает вращаться в одинаковом направлении.

В искусственных магнитах это движение обуславливается при помощи электромагнитного поля.

Для постоянных электромагнитов данное явление считается натуральным.

Обмотку для электромагнита выполняют из медных или алюминиевых изолированных проводов. Существуют и сверхпроводящие электромагниты. Магнитный провод делают из магнитно-мягкого материла, чаще всего стали (конструкционной, литой и электротехнической), чугуна и сплавов железа с кобальтом или никелем. Снижение потери на вихревой ток (ВхТ) осуществляется при помощи создания магнитопровода из множества листов.

Общая характеристика

Подключившись к источнику постоянного тока (а также напряжения), катушка и провод начинают получать энергетические ресурсы и создают магнитное поле, которое является подобным полю, что образуется в постоянных полосовых магнитах.

Плотность, которой обладает магнитный поток, всегда является пропорциональной величине электрического тока, протекающего сквозь толщу катушки.

Полярность электромагнита определяют по направлению тока.

Механизм образования включает в себя наматывание провода вокруг сердечника, выполненного из металла, через который потом пропускают электричество из определенного источника.

Если внутренняя полость катушка заполнена воздухом, то ее называют соленоидом.

Увеличивать силу электромагнита, а точнее его поля, можно при помощи:

• применения сердечников из «мягкого» железа;
• применения больших чисел витков;
• применения электрического тока в больших размерах.

Электромагниты бывают следующих видов:

• Нейтральные постоянного тока. В таком устройстве магнитный поток создается посредством постоянного электрического тока, пропущенного через обмотку. А значит, сила притяжения такого электромагнита варьируется в зависимости только от величины тока, а не от его направления в обмотке.
• Поляризованные постоянного тока. Действие электромагнита подобного рода основано на наличии двух независимых магнитных потоков. Если говорить о поляризующем, то его наличие создается обычно постоянными магнитами (в редких случаях – дополнительными электромагнитами), и нужен он для создания притягивающей силы при выключенной обмотке. А действие такого электромагнита зависит от величины и направления электрического тока, который движется в обмотке.
• Переменного тока. В таких устройствах катушка электромагнита питается электричеством переменного тока. Соответственно, с определенной периодичностью магнитный поток меняет свое направление и величину. А сила притяжения варьируется лишь по величине, из-за чего она «пульсирует» от минимального до максимального значения с частотой, которая имеет двукратную величину по отношению к частоте питающего ее электрического тока.

Магнитное поле, создаваемое катушкой

Когда электрический ток проходит через обмотки катушек, он ведет себя как электромагнит. Плунжер,находящийся внутри катушки, притягивается к её центру с помощью магнитного потока внутри корпуса катушек, который, в свою очередь, сжимает небольшая пружина прикреплена к одному концу плунжера.

Сила и скорость движения плунжеров определяются силой магнитного потока, генерируемого внутри катушки.

Когда ток питания выключен (обесточен), электромагнитное поле, созданное ранее катушкой, разрушается, и энергия, накопленная в сжатой пружине, заставляет поршень вернуться в исходное положение покоя. Это движение плунжера вперед и назад известно как «ход» соленоидов, другими словами, максимальное расстояние, на которое плунжер может проходить в направлении «вход» или «выход», например, 0–30 мм.

Такой тип соленоида обычно называется линейным соленоидом из-за линейного направленного движения и действия плунжера.

Конструкция линейного соленоида вытяжного типа

Линейные соленоиды полезны во многих устройствах, которые требуют движения открытого или закрытого типа (например, внутри или снаружи), таких как дверные замки с электронным управлением, пневматические или гидравлические регулирующие клапаны, робототехника, управление автомобильным двигателем, ирригационные клапаны для полива сада и даже для дверного звонка. Они доступны как открытая рама, закрытая рама или герметичные трубчатые типы.

Вращательный соленоид

Большинство электромагнитных соленоидов являются линейными устройствами, создающими линейную силу движения или движения вперед и назад. Однако имеются также вращательные соленоиды, которые производят угловое или вращательное движение из нейтрального положения либо по часовой стрелке, против часовой стрелки, либо в обоих направлениях (в двух направлениях).

Вращающиеся соленоиды можно использовать для замены небольших двигателей постоянного тока или шаговых двигателей, если угловое движение очень мало, а угол поворота — это угол, смещенный от начального к конечному положению.

Электромагнит: состав, детали, принцип работы и применение

Содержание:

• Преимущества электромагнитов
• Состав и детали электромагнита
• Соленоид
• Как это работает?
• Магнитное поле прямого провода
• Магнитное поле в центре петли
• Идеальное магнитное поле соленоида
• Применение электромагнитов
• Ссылки

А электромагнит Это устройство, которое производит магнетизм из электрического тока. Если электрический ток прекращается, магнитное поле также исчезает. В 1820 году было обнаружено, что электрический ток создает магнитное поле в окружающей среде. Четыре года спустя был изобретен и построен первый электромагнит.

Первый электромагнит представлял собой железную подкову, окрашенную изоляционным лаком, и на нее было намотано восемнадцать витков медного провода без электроизоляции.

Современные электромагниты могут иметь различную форму в зависимости от конечного использования, которое им предстоит; и покрыт лаком именно кабель, а не железный сердечник. Самая распространенная форма железного сердечника – цилиндрическая, на которую наматывается изолированный медный провод.

Вы можете сделать электромагнит только с обмоткой, создающей магнитное поле, но железный сердечник умножает напряженность поля.

Когда электрический ток проходит через обмотку электромагнита, железный сердечник намагничивается. То есть собственные магнитные моменты материала выравниваются и складываются, усиливая общее магнитное поле.

Магнетизм как таковой известен по крайней мере с 600 г. до н.э., когда греческий Фалес Милетский подробно рассказал о магните. Магнетит, минерал железа, естественно и постоянно производит магнетизм.

Преимущества электромагнитов

Несомненным преимуществом электромагнитов является то, что магнитное поле можно создавать, увеличивать, уменьшать или снимать, управляя электрическим током. При изготовлении постоянных магнитов необходимы электромагниты.

Итак, почему это происходит? Ответ заключается в том, что магнетизм присущ материи так же, как и электричеству, но оба явления проявляются только при определенных условиях.

Однако можно сказать, что источником магнитного поля являются движущиеся электрические заряды или электрический ток. Внутри вещества, на атомном и молекулярном уровне, эти токи образуются, которые создают магнитные поля во всех направлениях, которые нейтрализуют друг друга. Вот почему материалы обычно не проявляют магнетизма.

Лучший способ объяснить это – подумать, что небольшие магниты (магнитные моменты) размещены внутри материи, которая направлена ​​во всех направлениях, поэтому их макроскопический эффект нейтрализуется.

В ферромагнитных материалах магнитные моменты могут выравниваться и образовывать области, называемые магнитные домены. При приложении внешнего поля эти домены выравниваются.

Когда внешнее поле удаляется, эти домены не возвращаются в свое исходное случайное положение, а остаются частично выровненными. Таким образом, материал намагничивается и образует постоянный магнит.

Состав и детали электромагнита

Электромагнит состоит из:

– Катушка кабеля, покрытая лаком.

– Железный сердечник (по желанию).

– Источник тока, который может быть постоянным или переменным.

Обмотка – это проводник, по которому проходит ток, создающий магнитное поле, и намотанный в виде пружины.

При намотке витки обычно очень близко друг к другу. Вот почему крайне важно, чтобы провод, которым сделана обмотка, имел электроизоляцию, которая достигается специальным лаком. Целью лакировки является то, что даже когда витки сгруппированы вместе и касаются друг друга, они остаются электрически изолированными, и ток продолжает свое спиралевидное движение.

Чем толще провод обмотки, тем больший ток выдерживает кабель, но ограничивает общее количество витков, которые можно намотать. По этой причине во многих катушках электромагнита используется тонкий провод.

Создаваемое магнитное поле будет пропорционально току, проходящему через проводник обмотки, а также плотности витков. Это означает, что чем больше витков на единицу длины размещено, тем больше напряженность поля.

Чем плотнее витки обмотки, тем большее количество витков уместится на заданной длине, увеличивая их плотность и, следовательно, результирующее поле. Это еще одна причина, по которой в электромагнитах используется кабель, изолированный лаком, а не пластик или другой материал, который увеличивает толщину.

Соленоид

В соленоиде или цилиндрическом электромагните, подобном показанному на рисунке 2, напряженность магнитного поля будет определяться следующим соотношением:

Где B – магнитное поле (или магнитная индукция), которое в единицах международной системы измеряется в теслах, μ – магнитная проницаемость сердечника, n – плотность витков или количество витков на метр и, наконец, ток I. который циркулирует по обмотке, измеряется в амперах (A).

Магнитная проницаемость железного сердечника зависит от его сплава и обычно в 200-5000 раз превышает проницаемость воздуха. Результирующее поле умножается на тот же коэффициент по сравнению с полем электромагнита без железного сердечника. Воздухопроницаемость примерно равна проницаемости вакуума, которая составляет μ= 1,26×10 -6 Т * м / А.

Как это работает?

Чтобы понять действие электромагнита, необходимо понять физику магнетизма.

Давайте начнем с простого прямого провода, по которому проходит ток I. Этот ток создает магнитное поле B вокруг провода.

Линии магнитного поля вокруг прямого провода представляют собой концентрические круги вокруг выводного провода. Силовые линии соответствуют правилу правой руки, то есть, если большой палец правой руки указывает в направлении тока, другие четыре пальца правой руки будут указывать направление движения силовых линий магнитного поля.

Магнитное поле прямого провода

Магнитное поле, создаваемое прямым проводом на расстоянии r от него, составляет:

Предположим, мы сгибаем провод так, чтобы он образовывал круг или петлю, а затем силовые линии магнитного поля внутри него сходятся вместе, указывая в одном направлении, добавляя и усиливая. Внутри петля или обведите поле более интенсивным, чем во внешней части, где силовые линии разделяются и ослабевают.

Магнитное поле в центре петли

Результирующее магнитное поле в центре петли радиуса к который несет ток I:

Эффект усиливается, если каждый раз сгибать кабель так, чтобы он имел два, три, четыре . и много витков. Когда мы наматываем кабель в виде пружины с очень близкими витками, магнитное поле внутри пружины однородное и очень интенсивное, а снаружи оно практически равно нулю.

Допустим, мы наматываем кабель в спираль из 30 витков длиной 1 см и диаметром 1 см. Это дает плотность витков 3000 витков на метр.

Идеальное магнитное поле соленоида

В идеальном соленоиде магнитное поле внутри него определяется выражением:

Подводя итог, наши расчеты для кабеля с током 1 ампер и расчета магнитного поля в микротеслах, всегда на расстоянии 0,5 см от кабеля в разных конфигурациях:

1. Прямой кабель: 40 микротеслов.
2. Кабель в круге диаметром 1 см: 125 микротеслов.
3. Спираль из 300 витков в 1 см: 3770 микротесласа = 0,003770 тесла.

Но если мы добавим к спирали железный сердечник с относительной диэлектрической проницаемостью 100, то поле умножится в 100 раз, то есть 0,37 Тесла.

Также можно рассчитать силу, которую соленоидный электромагнит оказывает на участок железного сердечника поперечного сечения К:

Предполагая, что магнитное поле насыщения составляет 1,6 Тесла, сила на квадратный метр площади железного сердечника, прикладываемая электромагнитом, будет составлять 10 ^ 6 Ньютон, эквивалентных 10 ^ 5 Килограммовой силе, то есть 0,1 тонны на квадратный метр поперечного сечения.

Это означает, что электромагнит с полем насыщения 1,6 Тесла воздействует на железный сердечник толщиной 1 см с силой 10 кг. 2 поперечное сечение.

Применение электромагнитов

Электромагниты являются частью многих устройств и устройств. Например, внутри они присутствуют:

– Генераторы и динамо-машины.

– Электромеханические реле или переключатели.

– Электромагнитные клапаны для регулирования расхода.

– Компьютерные жесткие диски.

– Краны подъемные для металлолома.

– Металлические сепараторы от городских отходов.

– Электрические тормоза для поездов и грузовиков.

– Аппараты ядерной магнитно-резонансной томографии.

И многие другие устройства.

Ссылки

1. Гарсия, Ф. Магнитное поле. Получено с: www.sc.ehu.es
2. Тагенья, Дж. И Мартина, Э. Магнетизм. От компаса до вращения. Получено с: Bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
3. Сирс, Земанский. 2016. Университетская физика с современной физикой. 14-го. Издание 2. Том 2. 921-954.
4. Википедия. Электромагнит. Получено с: wikipedia.com
5. Википедия. Электромагнит. Получено с: wikipedia.com
6. Википедия. Намагничивание. Получено с: wikipedia.com

35 худших недостатков, которыми может обладать человек

8 шагов к тому, чтобы выжить в неловкой беседе

Электромагнит

Электромагнит – это устройство, которое при прохождении через него тока, создает магнитное поле.

Электромагниты очень широко используются в промышленности, медицине, быту, электронике в качестве компонентов различных двигателей, генераторов, реле, аудиоколонок, устройств магнитной сепарации, подъемных кранов и др.

Содержание

• История
• Принцип действия
• Устройство
• Классификация
• Сверхпроводящий электромагнит
• Самый мощный электромагнит

История

В 1820 году Эрстед обнаружил, что электрический ток создаёт магнитное поле. А затем, в 1824 году, Уильям Стёржден, создал первый электромагнит. Он представлял из себя кусок железа, который был согнут в форме подковы и на котором было намотано 18 витков медного провода. При подключении к источнику тока, эта конструкция начинала притягивать железные предметы. Причем было замечено, что хотя весил этот электромагнит около 200 гр., он мог притянуть предметы до 4 кг!

Принцип действия

При протекании тока через проводник, вокруг него создается магнитное поле. Это магнитное поле можно усилить, если придать проводнику форму катушки. Но все же это еще не электромагнит. Вот если в эту катушку поместить сердечник из ферромагнитного материала (например, железа), тогда он станет электромагнитом.

Когда ток протекает по обмотке электромагнита, он создает магнитное поле, линии которого пронизывают сердечник, то есть ферромагнитный материал. Под действием этого поля, в сердечнике, мельчайшие области, которые обладают миниатюрными магнитными полями, называющиеся доменами, принимают упорядоченное положение. В результате, их магнитные поля складываются, и образуется одно большое и сильное магнитное поле, способное притянуть большие предметы. Причем, чем сильнее ток, тем сильнее магнитное поле, которое образуется электромагнитом. Но так будет происходить только до магнитного насыщения. Затем при увеличении тока, магнитное поле будет увеличиваться, но незначительно.

Если ток в электромагните убрать, то домены снова примут безупорядоченное положение, но часть их все же останется направленными одинаково. Эти оставшиеся направленными домены, будут создавать небольшое магнитное поле. Это явление называется магнитным гистерезисом.

Устройство

Простейший электромагнит представляет из себя катушку с сердечником из ферромагнитного материала. В нем также присутствует якорь, который служит для передачи механического усилия. Например, в реле, якорь притягивается к электромагниту, и одновременно замыкает контакты.

Так как линии магнитного поля замыкаются на якоре, это еще больше усиливает это магнитное поле.

Классификация

Электромагниты по способу создания магнитного потока делятся на три вида

• Электромагниты переменного тока
• Нейтральные электромагниты постоянного тока
• Поляризованные электромагниты постоянного тока

В электромагнитах переменного тока, магнитный поток изменяется, как по направлению, так и по значению, разница только в том, что изменяется он с удвоенной частотой тока.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока, направление магнитного потока не зависит от направления тока.

В поляризованных электромагнитах постоянного тока, как вы уже поняли, направление магнитного потока зависит от направления тока. При этом эти электромагниты обычно состоят из двух. Один – постоянный магнит, создает поляризующий магнитный поток, который нужен при отключении основного, рабочего электромагнита.

Сверхпроводящий электромагнит

Отличие сверхпроводящего электромагнита от обычного в том, что в его обмотке, вместо обычно проводника, используется сверхпроводник. При этом его обмотка охлаждена с помощью жидкого гелия до очень низких температур. Его преимущество в том, что ток в нем достигает очень больших значений, благодаря тому, что у сверхпроводника, практически отсутствует сопротивление. Поэтому магнитное поле приобретает большую силу. Эксплуатация таких электромагнитов обходится дешевле, так как в них отсутствуют тепловые потери в обмотке. Сверхпроводящие магниты используются в аппаратах МРТ, ускорителях частиц и в другом научном оборудовании.

Самый мощный электромагнит

На данный момент известно, что самый мощный электромагнит в мире удалось создать в Лос-Аламосе (США). Только представьте, сила этого магнита 100 Тл! Это больше силы магнитного поля Земли в два миллиона раз! Его масса составляет 8200 кг.

Основные понятия про электромагниты

Существуют определенные природные материалы и объекты, которые сами по себе обладают магнитными свойствами. Их называют естественными магнитами. Примерами естественного магнитного материала могут служить железные руды, насыщенные магнитными свойствами. Примером же естественного магнитного объекта выступает наша с вами планета Земля.

Естественные, они же постоянные, магниты обладают высокой остаточной магнитной индукцией, что позволяет им сохранять магнитные свойства на протяжении длительного времени.

Однако, более широкое распространение в промышленности, медицине и других отраслях нашли электромагниты – электрические аппараты, в которых магнитным полем можно управлять. В электроэнергетике применяются, кроме прочего, в реле, выключателях, генераторах.

При определенных условиях магнитные поля способны создавать поля электрические. Верно и обратное утверждение. В этом и кроется суть электромагнитов.

Классификация электромагнитов

Принято классифицировать электромагниты (ЭМ) по способу питания на электромагниты постоянного и переменного тока. ЭМ постоянного тока в свою очередь классифицируются на постоянного тока нейтральные и поляризованные. Также существуют ЭМ выпрямленного тока.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока магнитный поток создается обмоткой постоянного тока. Величина магнитного потока зависит лишь от обмотки, не зависит от направления. Если величина тока равна нулю, то магнитный поток и сила притяжения также опускаются практически до величины нуля.

Поляризованные ЭМ постоянного тока характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков – рабочего и поляризующего. Поляризующий поток создается постоянными магнитами или электромагнитами. Рабочий же поток создается под действием намагничивающей силы рабочей обмотки. При отсутствии тока на якорь магнита будет действовать сила притяжения от поляризующего потока. В отличие от нейтральных, в поляризованных электромагнитах их действие зависит не только от величины рабочего потока но и от его направления.

В электромагнитах переменного тока обмотка питается от источника переменного тока. Величина и направление магнитного потока изменяется во времени от нуля до максимума.

Далее другие возможные классификации

• с последовательными (мало витков большого сечения) и параллельными (много витков малого сечения) обмотками
• работающие в длительном, кратковременном или прерывистом режимах
• быстродействующие, замедленно действующие и нормально действующие
• с внешним притягивающим якорем, со втягивающимся якорем, с внешним поперечно движущимся якорем

Устройство электромагнитов

Несмотря на обширное, судя по описанной выше классификации, количество разнообразных вариантов электромагнитов, существуют определенные однотипные узлы, которые встречаются у всех ЭМ.

• Катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой
• Подвижная часть электромагнита – якорь
• Неподвижная часть – ярмо и сердечник

Между якорем и неподвижными частями существуют воздушные промежутки. Так вот, воздушные промежутки бывают полезными и паразитными. Полезные промежутки располагаются по возможному пути движения якоря. Паразитные промежутки лежат за пределами движения якоря.

Также существует понятие полюса. Полюсами называют поверхности магнитопровода, которые ограничивают полезный воздушный промежуток.

Конструктивные формы электромагнитов переменного тока не имеют множества вариантов, за счет того, что сердечник набирается из листов электротехнической стали. Это необходимо для борьбы с вихревыми токами.

Как работает электромагнит

Сам цикл работы ЭМ представляет собой следующую последовательность действий. Сначала в обмотку подается ток такой величины, при которой магнитные силы станут больше, чем силы удерживающие якорь в покое.

Далее произойдет отрыв якоря из состояния покоя и движение якоря в конечную точку полезного промежутка. Это первый этап.

На втором этапе якорь ЭМ подтянут и через него протекает ток. Как известно, ток создает термическое воздействие с течением времени. Поэтому время работы не должно превышать допустимое. На этом этапе сила тяги электромагнита максимальная.

Последний, Третий этап – аналогичен первому – ток уменьшается до нуля, магнитные силы становятся меньше сил, возвращающих якорь в состояние покоя, якорь отпадает. Далее электромагнит остывает.

Если характер его работы периодически повторяющийся, то за время до следующего цикла, ему необходимо успеть остыть.

Сравнение ЭМ постоянного и переменного тока

При выборе между электромагнитами на постоянном или переменном токе следует учитывать следующие особенности:

Сила тяги. При одинаковом сечении полюсов средняя величина силы тяги в ЭМ на переменном токе (“ЭМ

тока”) будет вдвое меньше, чем в аналогичном на постоянном токе. То есть железо более эффективно используется в ЭМ на постоянном токе (“ЭМ = тока”)

Вес. Если же заданными константами являются сила тяги и ход якоря, то для получения электромагнита переменного тока потребуется вдвое больше железа и размеров, чем для ЭМ постоянного тока

Реактивная мощность. Если необходимо уменьшить потребляемую мощность “ЭМ = тока”, то достаточно увеличить его размеры. В случае же с “ЭМ

тока” потребляемая при пуске реактивная мощность не может быть уменьшена путем увеличения размеров ЭМ
Вихревые токи. В случае с “ЭМ

тока” магнитопроводы выполняют шихтованными и разрезными для уменьшения влияния вихревых токов. Само же наличие потерь на вихревые токи и перемагничивание вызывает увеличение потребления электроэнергии и лишний нагрев. В случае же с “ЭМ = тока” данный пункт отсутствует

Быстродействие. Если взять ЭМ постоянного и переменного тока, то вторые будут более быстродействующие. Однако для “ЭМ = тока” внедряют специальные меры, которые могут сделать их более быстродействующими. При этом “ЭМ = тока” будут потреблять меньше энергии

Однако, в промышленности, вышеописанные недостатки “ЭМ

тока” не вызывают особых препятствий на пути их использования.

2020 Помегерим! – электрика и электроэнергетика