Siła elektromagnesu zależy od kilku czynników, takich jak liczba zwojów drutu w cewce i natężenie przepływającego przez nią prądu. Zależy również od rodzaju materiału rdzenia i sposobu jego wykonania.
Ważne jest, aby zrozumieć, że magnesy mają dwa bieguny, tak jak ładunki elektryczne. To dlatego dobrze działają.
Liczba zwojów drutu
Siła elektromagnesu zależy od kilku rzeczy, w tym od liczby zwojów drutu, z których jest wykonany. Dzieje się tak dlatego, że gdy nawijasz zwoje drutu wokół metalowego rdzenia, zwiększasz natężenie pola magnetycznego.
To dlatego, że zwinięty drut zmienia kształt linii pola magnetycznego i skupia je w mniejszym rozmiarze. Możesz też nawinąć wiele zwojów drutu, aby zbudować bardzo silny magnes.
Innym sposobem na zwiększenie siły elektromagnesu jest zmiana rodzaju metalowego rdzenia. Jeśli jest on wykonany na przykład z żelaza, pole magnetyczne będzie znacznie silniejsze niż wtedy, gdy jest wykonany z miękkiej stali.
Aby sprawdzić, czy liczba zwojów w elektromagnesie zmienia jego siłę, musisz przeprowadzić eksperyment z użyciem odpowiedniego sprzętu. Możesz zacząć od prostego eksperymentu, ustawiając elektromagnes z 10 zwojami izolowanego drutu owiniętego wokół gwoździa.
Przepływ prądu
Siła elektromagnesu zależy od przepływu prądu, który w nim płynie. Przepływ ten mierzy się liczbą elektronów przechodzących przez przekrój poprzeczny drutu w ciągu sekundy.
W ciałach stałych prąd elektryczny przepływa za pomocą elektronów od niższego do wyższego potencjału. Jednak w cieczach i plazmie prąd elektryczny składa się zarówno z elektronów, jak i jonów.
Prąd konwencjonalny jest definiowany jako poruszający się w tym samym kierunku, co ogólny ruch nośników ładunków (elektronów). Jest to prawdą w metalach, gdzie ładunki są dodatnie, ale nie we wszystkich materiałach.
Nie ma miejsca w obwodzie, w którym nośniki ładunku zaczęłyby się gromadzić lub spiętrzać, a szybkość ich przemieszczania się jest wszędzie taka sama. To jak ruch żołnierzy maszerujących razem, wszędzie w tym samym tempie, a nie tylko w jednym miejscu obwodu.
Naturalność rdzenia
Naturalność rdzenia elektromagnesu sprawia, że jest on tak silny. Atomy niektórych materiałów, takich jak żelazo, nikiel i kobalt, zachowują się jak maleńkie magnesy, które wskazują tylko jeden kierunek.
Zwojnica z drutu może wytworzyć pole magnetyczne tysiące razy silniejsze niż ten sam zwój drutu w powietrzu. Jest to możliwe, ponieważ względna przenikalność materiałów ferromagnetycznych jest znacznie wyższa niż materiałów niemagnetycznych, takich jak powietrze.
Ale to działa tylko wtedy, gdy przez drut płynie prąd. Kiedy prąd elektryczny przestaje płynąć wokół drutu, atomy w nim zawarte nie mają już szansy na ustawienie się w jednym kierunku. Nazywa się to nasyceniem i oznacza, że pole magnetyczne wytwarzane przez rdzeń nie jest już tak silne, jak wtedy, gdy płynął prąd.
Długość szczelin powietrznych
Długość szczelin powietrznych między zwojami drutu jest ważnym czynnikiem wpływającym na siłę obwodu magnetycznego. Jeżeli długość szczeliny powietrznej jest zbyt mała, pomiędzy każdym zwojem drutu będzie występować duża ilość strumienia upływu, a rdzeń nie będzie w stanie zmagazynować tyle energii, ile mógłby.
Na przykład w silniku elektrycznym liczba szczelin powietrznych jest istotnym czynnikiem ograniczającym moment obrotowy i prędkość maszyny. Dzieje się tak dlatego, że długość szczeliny powietrznej zmniejsza całkowitą reluktancję obwodu, co zmniejsza natężenie pola wytwarzanego przez uzwojenia magnetyczne.
Wynika to z faktu, że przenikalność powietrza jest znacznie mniejsza niż przenikalność ferrytu, więc szczelina powietrzna działa jak opornik dla przepływu prądu przez materiał magnetyczny. W rezultacie powstaje dużo bardziej efektywny obwód, który może być wykorzystany do wytwarzania wyższych pól magnetycznych.
