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電磁石は、天然磁石の挙動を模倣する単純なデバイスですが、1つの重要な違いがあります。それは、電気的に生成された磁場のために磁場強度を変更する能力です。電磁石の4つの基本要素のいずれかを変更すると、必要に応じて電界強度を設定できます。
TL; DR(長すぎる;読まなかった)
電磁石の強度に影響を与える4つの主な要因は、ループカウント、電流、ワイヤサイズ、および鉄心の存在です。
ループ数
電磁石は、金属製のコア(通常は鉄)に巻き付けられたワイヤーのコイルでできており、バッテリーに接続されています。コイルのループを電流が流れると、小さな棒磁石のような磁場が発生します。ループの一方の側に北極、もう一方の側に南極があります。コイルは1本の連続したワイヤで作られているため、各ループの磁場は「積み重なって」、大きな棒磁石のようなものを作り出します。磁場の強さを増減する1つの方法は、コイルのループの数を変更することです。追加するループが多いほど、フィールドは強くなります。ループを削除するほど、フィールドは弱くなります。
メタルコア
コイル内部の金属は、それによって作成されたフィールドを拡大します。別の金属の金属コアを変更すると、電磁石が強くまたは弱くなります。鉄心は非常に強力なフィールドを作ります。鉄心は弱い分野を作りますネオジムコアが最強の分野を作ります。コアをコイルから部分的にスライドさせると、フィールド内の金属が少なくなるため、磁場が弱まります。
バッテリー電流
電磁石に流れる電流の量を変更すると、電磁石が生成する磁場も変更されます。コイルの電流が大きいほど、磁場は強くなります。逆に、バッテリー電圧を下げると電流が減少し、電界が弱まります。ただし、この事実には問題があります。電流を増やすと、マグネットワイヤが熱くなり、場合によってはマグネットが機能しない繊細な電気絶縁体が焼けてしまいます。
ワイヤーサイズ
金属線は非常に効率的な電気伝導体ですが、電流の流れに対してある程度の抵抗があります。コイルに大きなゲージのワイヤを使用すると、この自然抵抗が減少します。これにより、電流が増加し、フィールドが増加します。小さいゲージを使用すると、抵抗が増加し、電流が減少し、電界が弱まります。さまざまな種類の金属ワイヤを使用すると、すべての金属の電流に対する固有の抵抗が異なるため、電界強度にも影響します。