Siła przyciągania elektromagnesu zależy od pola magnetycznego w szczelinie powietrznej oraz od powierzchni, na której rdzeń przyciąga kotwicę. W uproszczeniu opisuje ją wzór:
[
F = \frac{B^2 \cdot S}{2\mu_0}
]
gdzie:
- F – siła przyciągania elektromagnesu,
- B – indukcja magnetyczna,
- S – powierzchnia wspólna rdzenia i kotwicy,
- μ₀ – przenikalność magnetyczna próżni.
Najważniejsza zależność egzaminacyjna
Ze wzoru wynika, że siła elektromagnesu jest proporcjonalna do kwadratu indukcji magnetycznej:
[
F \sim B^2
]
Jeżeli indukcja magnetyczna wzrośnie 2 razy, to siła przyciągania wzrośnie:
[
2^2 = 4 \text{ razy}
]
Dlatego, aby około czterokrotnie zwiększyć siłę przyciągania elektromagnesu, należy około dwukrotnie zwiększyć indukcję magnetyczną B.
Związek z przepływem magnetycznym
W prostym elektromagnesie indukcja magnetyczna zależy od przepływu magnetycznego, czyli od iloczynu prądu i liczby zwojów:
[
\Theta = I \cdot z
]
gdzie:
- Θ – przepływ magnetyczny,
- I – prąd cewki,
- z – liczba zwojów.
Zwiększenie przepływu magnetycznego przez zwiększenie prądu lub liczby zwojów powoduje wzrost indukcji magnetycznej, a więc także wzrost siły przyciągania.
Wniosek praktyczny
Aby zwiększyć siłę elektromagnesu około 4 razy, należy zwiększyć przepływ magnetyczny około 2 razy, ponieważ siła zależy od kwadratu wartości pola magnetycznego.