Start Elkretssimulator Karnaughdiagram Quine McCluskey


Elektromagnetism

Elektromagneter finns överallt

Typiska elektromagneter drar i mekaniska spakar inuti skrivare, bilmotorer, lås i hissar och dörrar och andra apparater runt omkring oss. Vanligaste stället där vi hittar en elektromagnet är förstås en elektrisk motor.


Jordens magnetfält

Vi känner till att jorden har ett magnetfält. Det är praktiskt om vi vill använda en kompass, men också nödvändigt för att skydda oss mot solens strålning.



Magnetfältets norra pol ligger lite vid sidan om den geografiska polen.



Permanentmagnet

En permanentmagnet är en magnet som är magnetisk permanent, dvs alltid. Behövs ingen ström eller mat eller tjat eller någonting. Den är magnetisk ändå. Permanent alltså.



En magnet har en nord -ända och en syd -ända. Alla magneter har 2 poler. Det går inte att bryta upp en magnet så att man enbart får en nord eller syd. Klyver du magneten i 2 bitar så får du 2 mindre magneter! Runt magneten finns ett magnetfält. Magnetens nordpol attraherar (drar till sig) en sydpol och vice versa. Samma poler repellerar (stöter ifrån) varandra.



Elektromagnet

Det går att skapa en magnet elektriskt. Det kallas då elektromagnet.

Det går till på så vis att man lindar isolerad (lackerad) koppartråd lämpligt antal varv runt någonting, t.ex. en järnkärna, och sedan kör vi en ström igenom koppartråden. Genom att isolera koppartråden med ett tunt lager lack, så tvingar vi strömmen runt i kopparlindningen. Förr i tiden isolerade man koppartråden på andra sätt, t.ex. någon typ av tejp eller väv. Hur som helst, genom att linda isolerade koppartråd i en spole och sedan köra runt ström i denna tråd, så har vi skapat en elektromagnet. Så enkelt är det. Lite koppartråd och elektrisk ström är allt som behövs.



Med hjälp av elektromagneter kan vi t.ex. bygga en dcmotor eller ett relä eller varför inte en motor till en hoverboard.

Nedan en illustration av konceptet för ett relä. När vi kör en ström genom koppartråden blir en järnkärna magnetisk, vilket drar i en spak som i sin tur ändrar hur strömmen rullar i en krets.



Det går att skapa mer komplicerade elektromagnetiska koncept också. Nedan en bild hur ett hoverboard -hjul (motor) ser ut inuti. Exakt vilka elektromagneter som skall elektrifieras ("magnetiseras") i ett visst ögonblick beror på i vilken position hjulet befinner sig, en position som vi kan läsa av med hjälp av 3 stycken sensorer.



Ifall det är svårt följa hur koppartråden är lindad i hoverboard-hjulet, här är en tydligare bild hur tråden är lindad.



En stegmotor är en elektrisk motor som används i skrivare, hårddiskar eller andra maskiner där man vill ha en exakt rörelse. Vi får motorn att röra sig genom att flytta strömmen mellan olika elektromagneter.



Nedan exempel på en elektromagnet för att lätt flytta järnskrot.



En random elektromagnetisk grunka från en skrivare. En elektrisk ström genom elektromagneten, så drar den i någon spak som gör någonting.



Det räcker faktiskt med en enda trådloop för att skapa ett magnetfält. Men styrkan ökar ju fler varv du lindar din lackerade koppartråd.



John Ambrose Fleming uppfann inte bara det första radioröret (en diod) utan även den praktiska högerhandsregeln. Låt fingrarna peka i strömmens riktning runt en spole så visar tummen åt vilket håll magnetfältet rör sig (norr).



Det kan bli lite rörigt följa det magnetiska flödet i ett mer komplicerat exempel, men det är absolut inte omöjligt. Om vi kör in en ström i den röda ledaren nedan får vi ett magnetfält runt ledarna enligt högerhandsregeln ovan. Notera hur magnetfältets rörelse runt ledarna samverkar i samma riktning och eldar på det magnetiska flödet i järnkärnan.


Induktion

Du kan även köra en elektromagnet "baklänges". Dvs du tar en permanentmagnet och kör in den i din spole. Då induceras (skapas) istället en ström i koppartråden. Det är själva rörelsen av permanentmagneten och dess fält som skapar en induktion av ström. Man kan se det som att elektronerna i ledaren i sig själva är små magneter och det som då händer när du flyttar en magnet i närheten av en ledare är att du sätter igång en rörelse av dessa elektroner, vilket blir en ström av elektroner. Alltså en elektrisk ström. Om du håller magneten stilla i din spole så kommer ingen ström induceras (skapas). Det här innebär att vi kan skapa ström utifrån en mekanisk rörelse och denna upptäckt var väldigt viktig och stor. Läs mer om Faraday och historien bakom elektromagnetism.



På detta vis skapar vi inte bara elektricitet utan transformerar även upp och ner nivån på spänningen.

Transformatorn

Eftersom en permanentmagnet uppenbarligen kan inducera en ström i en spole (som ovan), så borde en elektromagnet kunna inducera ström i en spole. Så tänkte bl.a. Faraday. Faraday lindade 2 spolar runt en metallkärna och lade märke till att om man elektrifierar den ena sidan - vilket skapar en elektromagnet - får man ett utslag på galvanometern på andra sidan - dvs det induceras en ström p.g.a. den magnetism elektromagneten skapar.



Därmed var det bara en tidsfråga innan transformatorn uppfanns.



Transformatorn bygger på att den matas med växelström. Nedan en 2-cylindrig ångmaskin som driver en AC -alternator, vilket alltså ger växelström.



Moderna högspänningstransformatorer för elektricitet i våra hem och fabriker.



Avslutningsvis ytterligare en random elektromagnet från en maskin.



Mer om transformatorer & räkna på transformator