เฮ้ ในฐานะซัพพลายเออร์ของแม่เหล็กไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการฉันได้เห็นโดยตรงว่าอุปกรณ์ที่ดีเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการทดลองทางวิทยาศาสตร์และการวิจัยทุกประเภท คำถามหนึ่งที่มักจะปรากฏขึ้นคือ: ผลกระทบของกระแสไฟฟ้าในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการคืออะไร? ลองดำน้ำในและสำรวจหัวข้อนี้ด้วยกัน
ก่อนอื่นเรามาสรุปได้อย่างรวดเร็วว่าแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร พูดง่ายๆคือแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นแม่เหล็กชนิดหนึ่งที่สนามแม่เหล็กผลิตโดยกระแสไฟฟ้า ในการตั้งค่าในห้องปฏิบัติการสิ่งเหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการสร้างสนามแม่เหล็กที่ควบคุมได้สำหรับการทดลองต่าง ๆ คุณสามารถตรวจสอบของเราแม่เหล็กไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการบนเว็บไซต์ของเราเพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งที่เรากำลังพูดถึง
ตอนนี้ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นพื้นฐานที่ค่อนข้างดี ตามกฎของแอมป์สนามแม่เหล็ก (b) รอบ ๆ ตัวนำกระแสไฟฟ้าปัจจุบันเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกระแส (i) ไหลผ่านมัน ในกรณีของแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นขดลวดของสายไฟที่มีกระแสไหลผ่านมันใช้หลักการเดียวกัน
สูตรสำหรับสนามแม่เหล็กภายในโซลินอยด์ (แม่เหล็กไฟฟ้าทั่วไป) คือ (b = \ mu_0ni) โดยที่ (\ mu_0) คือการซึมผ่านของพื้นที่ว่าง ((\ mu_0 = 4 \ pi \ times10^{- 7} \ t \ cdot m/a) สูตรนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าหากคุณเพิ่มกระแสไฟฟ้าผ่านแม่เหล็กไฟฟ้าความแรงของสนามแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน
สมมติว่าคุณมีแม่เหล็กไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการขั้นพื้นฐานที่มีจำนวนรอบคงที่ต่อความยาวของหน่วย หากคุณเป็นสองเท่ากระแสที่ผ่านมันความแรงของสนามแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างสนามแม่เหล็กนี้มีประโยชน์อย่างไม่น่าเชื่อในสภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการเพราะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถควบคุมความแข็งแรงของสนามแม่เหล็กได้อย่างแม่นยำ
แต่มันไม่ใช่เรื่องง่ายทั้งหมด มีข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติและปัจจัยที่อาจส่งผลกระทบต่อความสัมพันธ์นี้ ตัวอย่างเช่นเมื่อคุณเพิ่มกระแสความต้านทานของลวดในแม่เหล็กไฟฟ้ายังทำให้มันร้อนขึ้น นี่เป็นเพราะเอฟเฟกต์ความร้อนของจูลโดยที่ (p = i^{2} r) โดยที่ (p) เป็นพลังงานที่กระจายเป็นความร้อน (i) กระแสและ (r) ความต้านทานของลวด
หากลวดร้อนเกินไปมันสามารถทำลายฉนวนกันความร้อนบนลวดหรือแม้แต่ละลายลวดเอง ซึ่งหมายความว่ามีกระแสสูงสุดที่คุณสามารถผ่านแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัย เพื่อเอาชนะปัญหานี้แม่เหล็กไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการบางแห่งได้รับการออกแบบด้วยระบบระบายความร้อนเช่นน้ำ - การระบายความร้อนเพื่อกระจายความร้อนที่เกิดขึ้น
อีกปัจจัยที่ต้องพิจารณาคือความอิ่มตัวของแม่เหล็กของวัสดุหลัก แม่เหล็กไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่ใช้แกนเฟอร์โรมาเมติกเช่นเหล็กเพื่อเพิ่มสนามแม่เหล็ก อย่างไรก็ตามวัสดุ ferromagnetic มีข้อ จำกัด ว่าพวกเขาสามารถดึงดูดได้เท่าไหร่ เมื่อแกนกลางถึงจุดอิ่มตัวการเพิ่มกระแสไฟฟ้าเพิ่มเติมจะไม่เพิ่มความแรงของสนามแม่เหล็กอย่างมีนัยสำคัญ
ตอนนี้เรามาพูดคุยเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการประเภทต่าง ๆ และกระแสที่ส่งผลกระทบต่อสนามแม่เหล็กของพวกเขาอย่างไร ของเราแม่เหล็กไฟฟ้าตัวแปรอากาศที่ปรับได้เป็นตัวอย่างที่ดี โดยการปรับช่องว่างของอากาศระหว่างขั้วของแม่เหล็กไฟฟ้าคุณสามารถเปลี่ยนการกระจายสนามแม่เหล็ก เมื่อคุณเพิ่มกระแสในแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทนี้ความแรงของสนามแม่เหล็กที่เสาจะเพิ่มขึ้น แต่การเปลี่ยนแปลงการกระจายสนามแม่เหล็กเนื่องจากการปรับช่องว่างของอากาศก็ต้องคำนึงถึง
ของเราแม่เหล็กไฟฟ้าหลายเป็นอีกกรณีที่น่าสนใจ แม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้มีหลายเสาซึ่งสามารถสร้างรูปแบบสนามแม่เหล็กที่ซับซ้อนมากขึ้น กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดแต่ละตัวของแม่เหล็กไฟฟ้าหลายตัวส่งผลกระทบต่อสนามแม่เหล็กโดยรวมในวิธีที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น คุณต้องควบคุมกระแสไฟฟ้าในแต่ละขดลวดเพื่อให้ได้การกำหนดค่าสนามแม่เหล็กที่ต้องการอย่างระมัดระวัง
ในห้องปฏิบัติการความสามารถในการควบคุมความแรงของสนามแม่เหล็กเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทดลองจำนวนมาก ตัวอย่างเช่นในการวิจัยการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) การควบคุมที่แม่นยำของสนามแม่เหล็กเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ได้ภาพที่ชัดเจน ด้วยการปรับกระแสไฟฟ้าในแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในการตั้งค่า MRI นักวิทยาศาสตร์สามารถปรับสนามแม่เหล็กให้เข้ากับข้อกำหนดที่แน่นอนของการทดลอง
ในการทดลองทางฟิสิกส์ของอนุภาคแม่เหล็กไฟฟ้าจะใช้ในการคัดท้ายและโฟกัสอนุภาคที่มีประจุ ความแข็งแรงของสนามแม่เหล็กซึ่งควบคุมโดยกระแสจะกำหนดเส้นทางของอนุภาค การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในกระแสอาจทำให้เกิดการเบี่ยงเบนอย่างมีนัยสำคัญในวิถีของอนุภาค
ดังนั้นเพื่อสรุปกระแสไฟฟ้ามีผลกระทบโดยตรงและมีนัยสำคัญต่อสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการ ด้วยการเพิ่มกระแสไฟฟ้าคุณสามารถเพิ่มความแรงของสนามแม่เหล็ก แต่คุณต้องตระหนักถึงปัจจัยต่าง ๆ เช่นความร้อนและความอิ่มตัวของแม่เหล็ก แม่เหล็กไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ เช่นแม่เหล็กไฟฟ้าตัวแปรอากาศที่ปรับได้และแม่เหล็กไฟฟ้าแบบมัลติโพลต้องพิจารณาอย่างรอบคอบมากขึ้นว่ากระแสมีผลต่อสนามแม่เหล็กอย่างไร
หากคุณมีส่วนร่วมในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์หรือการทดลองและต้องการแม่เหล็กไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการที่เชื่อถือได้เราอยู่ที่นี่เพื่อช่วย แม่เหล็กไฟฟ้าของเราได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของการใช้งานในห้องปฏิบัติการที่แตกต่างกัน ไม่ว่าคุณจะต้องการการควบคุมความแรงของสนามแม่เหล็กที่แม่นยำหรือการกำหนดค่าสนามแม่เหล็กที่เฉพาะเจาะจงเรามีคุณครอบคลุม ติดต่อเราเพื่อเริ่มการอภิปรายเกี่ยวกับความต้องการของคุณและมาทำงานร่วมกันเพื่อค้นหาโซลูชันแม่เหล็กไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบสำหรับห้องปฏิบัติการของคุณ
การอ้างอิง
- Halliday, D. , Resnick, R. , & Walker, J. (2014) พื้นฐานของฟิสิกส์ ไวลีย์
- Griffiths, DJ (2017) ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับไฟฟ้า สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์