Kuinka tehdä sähkömagneetti kotona

sähkömagneetti – keinotekoinen magneetti, jossa syntyy magneettikenttä ja joka on keskittynyt ferromagneettiseen ytimeen seurauksena sähkövirran kulkeutumisesta sitä ympäröivän käämin läpi, ts. kun virta kulkee kelan läpi, sen sisälle sijoitettu ydin saa luonnollisen magneetin ominaisuudet.

Sähkömagneettien laajuus on erittäin laaja. Niitä käytetään sähkökoneissa ja -laitteissa, automaatiolaitteissa, lääketieteessä ja monenlaisissa tieteellisissä tutkimuksissa. Useimmiten sähkömagneetteja ja solenoideja käytetään jonkinlaisten mekanismien siirtämiseen ja tehtaissa kuormien nostamiseen.

Joten esimerkiksi nostoelektromagneetti on erittäin kätevä, tuottava ja taloudellinen mekanismi: huoltohenkilöstöä ei vaadita kiinnittämään ja vapauttamaan kuljetettua lastia. Riittää, kun laitat sähkömagneetin kuljetettavaan kuormaan ja kytkeä sähkövirta päälle sähkömagneetin kelassa. Kuorma houkuttelee sähkömagneettia, ja vapauttaaksesi sen kuormasta, sinun on vain kytkettävä virta pois päältä.

Sähkömagneetin suunnittelu on helppo toistaa, ja se ei ole käytännössä muuta kuin johtimen ydin ja kela. Tässä artikkelissa vastaamme kysymykseen siitä, kuinka tehdä sähkömagneetti omilla käsillä?

Kuinka sähkömagneetti (teoria)

Jos sähkövirta virtaa johtimen läpi, syntyy magneettikenttä tämän johtimen ympärille. Koska virta voi virtaa vain, kun piiri on suljettu, johtimen tulisi olla suljettu silmukka, kuten ympyrä, joka on yksinkertaisin suljettu silmukka.

Aiemmin ympyrässä rullattua johdinta käytettiin usein tarkkailemaan virran vaikutusta sen keskustassa sijaitsevaan magneettineulaan. Tässä tapauksessa nuoli on yhtä etäisyydellä kaikista johtimen osista, mikä helpottaa virran vaikutuksen havaitsemista magneetissa.

Sähkövirran vaikutuksen parantamiseksi magneettiin on ensin mahdollista lisätä virtaa. Jos kuitenkin käydään johtimen ympäri, jonka kautta jokin virta virtaa kahdesti sen peittämän piirin ympäri, virran vaikutus magneettiin kaksinkertaistuu.

Siten tätä toimintaa voidaan lisätä useita kertoja pyöristämällä johdin sopiva määrä kertoja tietyn piirin ympäri. Tuloksena olevaa johtavaa kappaletta, joka koostuu yksittäisistä käännöksistä, joiden lukumäärä voi olla mielivaltainen, kutsutaan kelaksi.

Muista koulufysiikan kurssi, nimittäin se, että kun sähkövirta virtaa johtimen läpi tapahtuu magneettikenttä. Jos johdin rullataan kelaan, muodostuu kaikkien kierrosten magneettisen induktion linjat ja tuloksena oleva magneettikenttä on voimakkaampi kuin yhden johtimen kohdalla.

Sähkövirran tuottamalla magneettikentällä ei periaatteessa ole merkittäviä eroja verrattuna magneettikentään, jos palaamme sähkömagneetteihin, niin sen vetovoiman kaava näyttää tältä:

F = 40550 ° B²∙ S,

missä F on vetovoima, kg (voima mitataan myös newtonissa, 1 kg = 9,81 N tai 1 N = 0,102 kg); B - induktio, T; S on sähkömagneetin poikkileikkauspinta-ala, m2.

Toisin sanoen sähkömagneetin vetovoima riippuu magneettisesta induktiosta, ota huomioon sen kaava:

Tässä U0 on magneettinen vakio (12,5 * 107 Gn / m), U on väliaineen magneettinen läpäisevyys, N / L on kierrosten lukumäärä solenoidin pituusyksikköä kohti, I on virran voimakkuus.

Tästä seuraa, että voima, jolla magneetti houkuttelee jotain, riippuu virran voimakkuudesta, kierrosten lukumäärästä ja väliaineen magneettisesta läpäisevyydestä. Jos kelassa ei ole ydintä, väliaine on ilmaa.

Alla on taulukko suhteellisen magneettisen permeabiliteetin suhteen eri väliaineille. Näemme, että ilmassa se on 1, kun taas muissa materiaaleissa se on kymmeniä tai jopa satoja kertoja enemmän.

Sähkötekniikassa ytimiin käytetään erityistä metallia, jota kutsutaan usein sähkö- tai muuntajateräkseksi. Taulukon kolmannella rivillä näkyy "Rauta piillä", jonka suhteellinen magneettinen läpäisevyys on 7 * 103 tai 7000 GN / m.

Tämä on muuntajateräksen keskiarvo. Se eroaa tavallisesta aivan samasta piipitoisuudesta. Käytännössä sen suhteellinen magneettinen läpäisevyys riippuu käytetystä kentästä, mutta emme mene yksityiskohtiin. Mikä antaa ytimen kelassa? Sähköteräksen ydin parantaa kelan magneettikenttää noin 7000-7500 kertaa!

Ainoa mitä sinun on muistettava aloittaaksesi on se, että se riippuu kelan sisällä olevasta ydinmateriaalista magneettinen induktio, ja voima, jolla sähkömagneetti vetää, riippuu siitä.

käytäntö

Yksi suosituimmista kokeista, joita suoritetaan osoittamaan magneettikentän esiintyminen johtimen ympärillä, on kokemus metallilastuista. Johdin on päällystetty paperiarkilla ja magneettiset sirut kaadetaan päälle, sitten sähkövirta johdetaan johtimen läpi ja siru muuttaa asemaansa jotenkin arkin päällä. Tämä on melkein sähkömagneetti.

Mutta sähkömagneettille pelkkä metallisirun houkutteleminen ei riitä. Siksi sitä on tarpeen vahvistaa edellä esitetyn perusteella - sinun on tehtävä kelahaava metallisydämelle. Yksinkertaisin esimerkki olisi eristetty kuparilanka, joka on kierretty naulan tai pultin ympärille.

Tällainen sähkömagneetti kykenee houkuttelemaan erilaisia ​​tappeja, scrapiaa ja vastaavia.

Vaijerina voit käyttää mitä tahansa johtoa PVC: ssä tai muussa eristyksessä tai kuparilankaa lakkaeristyksessä, kuten PEL tai PEV, jota käytetään muuntajan, kaiuttimen, moottorin jne. Käämitykseen. Löydät sen joko kelalta tai taaksepäin samoista muuntajista.

10 nuannia sähkömagneettien valmistuksesta yksinkertaisin sanoin:

1. Eristeen koko johtimen pituudella on oltava tasainen ja ehjä, jotta käännösten välillä ei ole vikoja.

2. Käämin tulee kulkea samaan suuntaan kuin lankakelalla, ts. Et voi taivuttaa lankaa 180 astetta ja mennä vastakkaiseen suuntaan. Tämä johtuu tosiasiasta, että tuloksena oleva magneettikenttä on yhtä suuri kuin kunkin kelan kenttien algebrallinen summa, jos et mennä yksityiskohtiin, vastakkaiseen suuntaan kääritetyt kelat muodostavat vastakkaisella merkillä varustetun sähkömagneettisen kentän, koska kentän seurauksena vähennetään ja sen seurauksena sähkömagneetin voima on pienempi. ja jos tapahtuu sama määrä kierroksia yhdessä ja toisessa suunnassa, magneetti ei houkuttele mitään, koska kentät vaimentavat toisiaan.

3. Sähkömagneetin lujuus riippuu myös virran lujuudesta, ja se riippuu käämiin syötetystä jännitteestä ja sen vastuksesta. Käämin vastus riippuu langan pituudesta (mitä pidempi se on, sitä suurempi se on) ja sen poikkileikkauspinta-alasta (mitä suurempi poikkileikkaus, sitä vähemmän vastus), likimääräinen laskelma voidaan suorittaa kaavalla - R = p * L / S

4. Jos virta on liian korkea, kela palaa.

5. Tasavirta - virta on suurempi kuin vaihtovirta reaktanssin induktanssin vaikutuksesta johtuen.

6. Kun työskentelet vaihtovirralla - sähkömagneetti sumisee ja hurisee, sen kenttä muuttaa jatkuvasti suuntaa ja sen vetovoima on pienempi (kahdesti) kuin vakionopeudella työskennellessä. Samanaikaisesti vaihtovirtakelojen ydin on valmistettu ohutlevystä, joka kerääntyy yhteen, kun taas levyt eristetään toisistaan ​​lakalla tai ohuella kerroskerroksella (oksidilla), ns. sekoitukset - häviöiden ja Foucault-virtojen vähentämiseksi.

7. Samalla vetovoimalla vaihtuvavirtainen sähkömagneetti painaa kaksinkertaisesti, ja mitat kasvavat vastaavasti.

8. Mutta on syytä ottaa huomioon, että vaihtovirtamagneetit ovat nopeampia kuin tasavirtamagneetit.

9. DC-elektromagneettien ytimet

10. Molemmat tyyppiset sähkömagneetit voivat toimia sekä tasa- että vaihtovirralla. Ainoa kysymys on, millaista tehoa sillä on, mitä häviöitä ja lämmitystä tapahtuu.

3 ideaa sähkömagneetista improvisoiduista työkaluista käytännössä

Kuten jo mainittiin, helpoin tapa tehdä sähkömagneetti on käyttää metallitankoa ja kuparilankaa hakemalla yksi ja toinen tarvittavaan tehoon. Tämän laitteen syöttöjännite valitaan empiirisesti rakenteen virran lujuuden ja lämmityksen perusteella. Käytön helpottamiseksi voit käyttää langan muovisella kelalla tai vastaavalla ja valita sisäreiän alle sydän - pultin tai naulan.

Toinen vaihtoehto on käyttää melkein valmista valmistettua sähkömagneettia. Ajattele sähkömagneettisia kytkentälaitteita - releitä, magneettisiä käynnistimiä ja kontaktoreita. Käytettäessä tasavirralla ja 12 V jännitteellä, on kätevää käyttää kelaa autojen releistä. Ainoa mitä sinun tarvitsee tehdä, on poistaa kotelo, rikkoa siirrettävät kontaktit ja kytkeä virta.

220 tai 380 voltin työskentelyssä on mukava käyttää käämejä magneettiset käynnistimet ja kontaktoritNe haavoitetaan tuurnaan ja voidaan helposti poistaa. Valitse ydin kelan reiän poikkipinta-alan perusteella.

Joten voit kytkeä magneetin päälle pistorasiasta, ja sen lujuutta on kätevää säätää, jos käytät reostaattia tai rajoitat virtaa esimerkiksi voimakkaalla vastuksella, nikroomikierre.