Kako napraviti elektromagnet kod kuće

elektromagnet – umjetni magnet u kojem se pojavljuje magnetsko polje i koncentrirano je u feromagnetskoj jezgri kao rezultat prolaska električne struje kroz navijanje koje ga okružuje, tj. pri prolasku struje kroz zavojnicu, jezgra smještena u nju stječe svojstva prirodnog magneta.

Opseg elektromagneta je vrlo opsežan. Koriste se u električnim strojevima i uređajima, u uređajima za automatizaciju, u medicini, u raznim vrstama znanstvenih istraživanja. Najčešće se elektromagneti i solenoidi koriste za pomicanje neke vrste mehanizama, a u tvornicama za podizanje tereta.

Tako je, na primjer, elektromagnet za dizanje vrlo zgodan, produktivan i ekonomičan mehanizam: osoblje za održavanje nije potrebno da osigura i oslobodi prevezeni teret. Dovoljno je staviti elektromagnet na pokretni teret i uključiti električnu struju u zavojnicu elektromagneta i opterećenje će biti privučeno elektromagnetom, a da biste oslobodili opterećenje, samo trebate isključiti struju.

Dizajn elektromagneta lako se ponavlja i u biti nije samo jezgra i zavojnica vodiča. U ovom ćemo članku odgovoriti na pitanje kako napraviti elektromagnet vlastitim rukama?

Kako funkcionira elektromagnet (teorija)

Ako električna struja prolazi kroz vodič, nastaje magnetsko polje oko njega. Budući da struja može teći samo kad je krug zatvoren, provodnik treba biti zatvorena petlja, poput kruga, koji je najjednostavnija zatvorena petlja.

Prije toga, provodnik umotan u krug često se koristio za promatranje djelovanja struje na magnetskoj igli koja je postavljena u njegovo središte. U ovom slučaju strelica je na jednakoj udaljenosti od svih dijelova vodiča, što olakšava promatranje utjecaja struje na magnet.

Da bi se pojačao učinak električne struje na magnet, prvo je moguće povećati struju. Međutim, ako idete oko vodiča kroz koji neka struja teče dva puta oko kruga koji pokriva, tada će se učinak struje na magnet udvostručiti.

Stoga se ta akcija može povećati više puta zaokruživanjem vodiča odgovarajući broj puta oko određenog kruga. Nastalo provodljivo tijelo, koje se sastoji od pojedinačnih zavoja, čiji broj može biti proizvoljan, naziva se zavojnicom.

Podsjetite se na tijek školske fizike, naime, kad električna struja teče kroz vodič nastaje magnetsko polje, Ako se provodnik valja u zavojnicu, formirat će se linije magnetske indukcije svih zavoja, a rezultirajuće magnetsko polje će biti jače nego kod jednog vodiča.

Magnetsko polje generirano električnom strujom u principu nema značajne razlike u usporedbi s magnetskim poljem, ako se vratimo na elektromagnete, tada formula njegove vučne sile izgleda ovako:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

gdje je F vučna sila, kg (sila se mjeri i u newtonima, 1 kg = 9,81 N, ili 1 N = 0,102 kg); B - indukcija, T; S je površina poprečnog presjeka elektromagneta, m2.

Odnosno, vučna sila elektromagneta ovisi o magnetskoj indukciji, razmotrite njegovu formulu:

Ovdje je U0 magnetska konstanta (12,5 * 107 Gn / m), U je magnetska propusnost medija, N / L je broj okretaja po jedinici duljine solenoida, I je trenutna jakost.

Slijedi da sila kojom magnet privlači nešto ovisi o trenutnoj snazi, broju okretaja i magnetskoj propusnosti medija. Ako u zavojnici nema jezgre, medij je zrak.

Ispod je tablica relativne magnetske propusnosti za različite medije. Vidimo da je u zraku 1, dok u ostalim materijalima desetina ili čak stotine puta više.

U elektrotehnici se za jezgre koristi poseban metal, koji se često naziva električni ili transformatorski čelik. U trećem redu tablice vidite "Željezo sa silicijom", u kojem je relativna magnetska propusnost 7 * 103 ili 7000 GN / m.

Ovo je prosječna vrijednost za čelik transformatora. Razlikuje se od uobičajenog po istom sadržaju silicija. U praksi njegova relativna magnetska propusnost ovisi o primijenjenom polju, ali nećemo ići u detalje. Što daje jezgru u zavojnicu? Jezgra električnog čelika pojačat će magnetsko polje zavojnice oko 7000-7500 puta!

Sve što trebate zapamtiti za početak je da to ovisi o materijalu jezgre unutar zavojnice magnetska indukcija, a sila kojom će se elektromagnet povlačiti ovisi o tome.

praksa

Jedan od najpopularnijih pokusa koji se provode kako bi se dokazala pojava magnetskog polja oko vodiča je iskustvo s metalnim čipovima. Vodič je prekriven listom papira i magnetski čips se ulijeva na njega, zatim kroz provodnik prolazi električna struja, a čip nekako mijenja svoj položaj na limu. Ovo je gotovo elektromagnet.

Ali za elektromagnet, jednostavno privlačenje metalnih čipova nije dovoljno. Stoga je potrebno ojačati, na temelju prethodnog - trebate napraviti zavojnicu namotanu na metalnu jezgru. Najjednostavniji primjer bila bi izolirana bakrena žica namotana oko nokta ili svornjaka.

Takav elektromagnet može privući različite igle, strugotine i slično.

Kao žicu možete koristiti bilo koju žicu u PVC ili drugoj izolaciji, ili bakrenu žicu u izolaciji lakova poput PEL ili PEV, koja se koristi za namotaje transformatora, zvučnika, motora itd. Možete ga pronaći ili novoga u zavojnicama ili unatrag od istih transformatora.

10 nijansi proizvodnje elektromagneta jednostavnim riječima:

1. Izolacija duž cijele duljine vodiča mora biti ujednačena i netaknuta kako ne bi došlo do grešaka među okretima.

2. Namotavanje treba ići u jednom smjeru kao na kalemovoj niti, to jest, ne možete saviti žicu za 180 stupnjeva i ići u suprotnom smjeru. To je zbog činjenice da će rezultirajuće magnetsko polje biti jednako algebarskom zbroju polja svake zavojnice, ako ne ulazite u detalje, tada će zavojnice namotane u suprotnom smjeru stvoriti elektromagnetsko polje suprotnog znaka, što će rezultirati time da će se polje oduzeti i kao rezultat toga sila elektromagneta bit će manja a ako će biti jednakog broja okreta u jednom i drugom smjeru, magnet uopće neće ništa privući, jer se polja potiskuju jedno u drugo.

3. Jačina elektromagneta ovisit će i o trenutnoj jakosti, a ovisi o naponu koji se primjenjuje na zavojnicu i njegovom otporu. Otpor zavojnice ovisi o duljini žice (što je duža, to je veća) i njezinu površinskom presjeku (veći je presjek, manji je otpor), približni proračun može se provesti pomoću formule - R = p * L / S

4. Ako je struja prevelika, zavojnica će izgorjeti.

5. S istosmjernom strujom - struja će biti veća nego kod izmjenične struje zbog utjecaja induktivnosti reaktancije.

6. Prilikom rada na izmjeničnu struju - elektromagnet će zujati i zveckati, njegovo će polje stalno mijenjati smjer, a njegova vučna sila bit će manja (dvostruko) nego pri radu na konstantnoj. Istodobno, jezgra za namote izmjeničnih struja izrađena je od lima, okupljajući se dok su ploče međusobno izolirane lakom ili tankim slojem skale (oksid), tzv. mješavine - za smanjenje gubitaka i Foucaultove struje.

7. S istom vučnom silom, električni magnet s izmjeničnom strujom težit će dvostruko više, a dimenzije će se povećati u skladu s tim.

8. Ali vrijedi uzeti u obzir da su izmjenični elektromagneti brži od istosmjernih magneta.

9. Jezgra istosmjernih elektromagneta

10. Obje vrste elektromagneta mogu raditi i na istosmjernu i na izmjeničnu struju, samo je pitanje kakvu će snagu posjedovati, koji će se gubici i grijanje pojaviti.

3 ideje za elektromagnet iz improviziranih alata u praksi

Kao što je već spomenuto, najlakši način za stvaranje elektromagneta je korištenje metalne šipke i bakrene žice tako što ćete odabrati jednu i drugu za potrebnu snagu. Napon napajanja ovog uređaja odabran je empirijski na temelju trenutne snage i zagrijavanja konstrukcije. Radi praktičnosti možete koristiti plastičnu kalem od niti ili slično, a izabrati jezgru - vijak ili čavli - ispod njegove unutarnje rupe.

Druga je mogućnost upotreba gotovo gotovog elektromagneta. Razmislite o elektromagnetskim sklopnim uređajima - relejima, magnetskim pokretačima i kontaktima. Za uporabu na istosmjernoj struji i naponu od 12 V, prikladno je koristiti zavojnicu od automobilskih releja. Sve što trebate je ukloniti kućište, slomiti pomične kontakte i spojiti struju.

Za rad od 220 ili 380 volti prikladno je koristiti zavojnice magnetski pokretači i sklopniciOmotani su na trbuhu i mogu se lako ukloniti. Odaberite jezgru na temelju površine poprečnog presjeka rupe u zavojnici.

Tako možete uključiti magnet iz utičnice, a prikladno je prilagoditi njegovu snagu ako koristite reostat ili ograničite struju uz pomoć snažnog otpora, npr. nichrome spirala.