Рассмотрим проводник, свёрнутый в виде спирали, по которому идёт ток –соленоид (греч. «солен» – трубка). Соленоид – это катушка с большим числом витков, витки представляют собой проволочную спираль, намотанная на каркас, и где витки располагаются вплотную друг к другу (см. рисунки).

Подключим катушку к источнику тока и поднесём к ней мелкие гвоздики – часть из них примагнитится, но если вместо деревянного каркаса использовать железный или стальной стержень – сердечник, то количество гвоздиков примагнитится больше. Произошло усиление магнитного поля.

Катушка из изолированной проволоки с железным сердечником внутри называется электромагнитом.Магнитное поле электромагнита всегда сильнее магнитного поля соленоида или катушки без сердечника.

Британский физик Уильям Стёрджен создал первые электромагниты и изобрёл первый английский работающий электродвигатель.

На рисунке проиллюстрировано, как выглядит магнитное поле соленоида с током, где линии магнитной индукции имеют форму эллипса, а направление определяется индукцией кругового тока. N – северный полюс соленоида, а S – южный полюс. Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.

Магнитное поле соленоида можно усилить с помощью:

·увеличения силы тока в катушке;

·увеличения числа витков;

·стального или железного сердечника. Сердечник, находясь во внешнем магнитном поле, усиливает его действие, так как вокруг него появляется собственное магнитное поле, которое всегда соприкасается с внешним.

Объясним усиление магнитного поля. Вначале ток намагничивает сердечник. Он создаёт собственное поле сердечника, которое, складываясь с полем соленоида, образует новое, более сильное поле. Об этом можно судить по количеству притянувшихся гвоздиков.

Оказывается, электромагнит или соленоид может запасать электроэнергию!

Чтобы доказать это факт, проделаем опыт (см. схему).

Нам необходимо две одинаковые лампы подключить параллельно к источнику тока. Верхнюю лампу подключим с реостатом, а нижнюю – через электромагнит или соленоид, так обозначается на схеме электромагнит, ее называют катушка индуктивности.

При замыкании выключателя лампа, соединённая с соленоидом, загорается позже, чем лампа, соединённая с реостатом (левый рисунок). Разомкнём выключатель.

В этот момент обе лампы не погаснут, а вспыхнут ещё ярче, правда, на очень короткое время (правый рисунок). Почему возникает такая ситуация? Энергия тока идет и на нагревание спирали в лампе, и на создание магнитного поля вокруг электромагнита. Однако по истечении некоторого времени энергия тока будет целиком переходить в теплоту, достаточную чтобы лампочка начинала светиться.

При размыкании цепи ток в нижнем её проводе прекращается (показано синим цветом на схеме). Так реостат, электромагнит и обе лампочки оказываются соединёнными друг с другом последовательно (выделили красным цветом на схеме). В этой части цепи возник ток ненадолго, за счет действия электромагнита, потому что магнитное поле вокруг него стало исчезать и передавать свою энергию электронам в проводе. Это значит, что катушка стала источником тока.

Применение электромагнитов имеет широкий спектр.

Электромагнитный подъёмный кран содержит очень мощный электромагнит и применяется на металлургических заводах для перемещения готовых изделий или металлического «лома», собранного для переработки (см. фото).

Магнитные сепараторы применяют для отделения магнитных материалов от немагнитных. Электромагнитные столы часто применяют в станках на металлообрабатывающих предприятиях. Электромагниты в военном деле применяются, например, в магнитных минах, взрывающихся при прохождении над ними кораблей или подводных лодок. Электромагнитные реле применяются в системах автоматики. Электромагнитные дороги для скоростных транспортных средств создают над своей поверхностью так называемую «магнитную подушку».