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Come fare un elettromagnete a casa

 

elettromagnete un magnete artificiale in cui sorge un campo magnetico ed è concentrato nel nucleo ferromagnetico a seguito del passaggio di una corrente elettrica attraverso l'avvolgimento che lo circonda, ad es. quando si passa corrente attraverso la bobina, il nucleo posizionato al suo interno acquisisce le proprietà di un magnete naturale.

La portata degli elettromagneti è molto ampia. Sono utilizzati in macchine e dispositivi elettrici, in dispositivi di automazione, in medicina, in vari tipi di ricerca scientifica. Molto spesso, elettromagneti e solenoidi vengono utilizzati per spostare alcuni tipi di meccanismi e nelle fabbriche per il sollevamento di carichi.

Quindi, ad esempio, l'elettromagnete di sollevamento è un meccanismo molto conveniente, produttivo ed economico: il personale di manutenzione non è tenuto a fissare e rilasciare il carico trasportato. È sufficiente mettere un elettromagnete sul carico trasportato e accendere la corrente elettrica nella bobina dell'elettromagnete e il carico sarà attratto dall'elettromagnete, e per liberarlo dal carico, è sufficiente spegnere la corrente.

Elettromagnete di sollevamento

Il design dell'elettromagnete è facile da ripetere e in sostanza non è altro che il nucleo e la bobina del conduttore. In questo articolo risponderemo alla domanda su come realizzare un elettromagnete con le tue mani?


Come funziona un elettromagnete (teoria)

Se una corrente elettrica attraversa il conduttore, attorno a questo conduttore viene generato un campo magnetico. Poiché la corrente può fluire solo quando il circuito è chiuso, il conduttore dovrebbe essere un circuito chiuso, come un cerchio, che è il circuito chiuso più semplice.

In precedenza, un conduttore arrotolato in un cerchio veniva spesso utilizzato per osservare l'azione della corrente su un ago magnetico situato al centro. In questo caso, la freccia si trova a una distanza uguale da tutte le parti del conduttore, facilitando l'osservazione dell'effetto della corrente sul magnete.

Al fine di migliorare l'effetto di una corrente elettrica su un magnete, è innanzitutto possibile aumentare la corrente. Tuttavia, se si gira intorno al conduttore attraverso il quale una certa corrente scorre due volte attorno al circuito che copre, l'effetto della corrente sul magnete raddoppierà.

Pertanto, questa azione può essere aumentata molte volte arrotondando il conduttore un numero appropriato di volte attorno a un dato circuito. Il corpo conduttivo risultante, costituito da giri individuali, il cui numero può essere arbitrario, è chiamato bobina.

Il principio di funzionamento dell'elettromagnete

Ricorda il corso di fisica della scuola, vale a dire, quando una corrente elettrica scorre attraverso un conduttore si verifica il campo magnetico. Se il conduttore viene arrotolato in una bobina, si formano le linee di induzione magnetica di tutte le spire e il campo magnetico risultante sarà più forte di quello di un singolo conduttore.

Il campo magnetico generato da una corrente elettrica, in linea di principio, non ha differenze significative rispetto a un campo magnetico, se torniamo agli elettromagneti, la formula per la sua forza di trazione è simile alla seguente:

F = 40550 ∙ B2∙ S,

dove F è la forza di trazione, kg (la forza viene misurata anche in Newton, 1 kg = 9,81 N o 1 N = 0,102 kg); B - induzione, T; S è l'area della sezione trasversale dell'elettromagnete, m2.

Cioè, la forza di trazione di un elettromagnete dipende dall'induzione magnetica, considera la sua formula:

Forza di trazione elettromagnetica

Qui U0 è la costante magnetica (12,5 * 107 Gn / m), U è la permeabilità magnetica del mezzo, N / L è il numero di giri per unità di lunghezza del solenoide, I è la forza attuale.

Ne consegue che la forza con cui il magnete attira qualcosa dipende dalla forza attuale, dal numero di giri e dalla permeabilità magnetica del mezzo. Se non c'è nessun nucleo nella bobina, il mezzo è aria.

Di seguito è riportata una tabella delle permeabilità magnetiche relative per diversi media. Vediamo che in aria è 1, mentre in altri materiali è decine o addirittura centinaia di volte di più.

Permeabilità magnetica relativa del materiale

In ingegneria elettrica, viene utilizzato un metallo speciale per i nuclei, spesso chiamato acciaio elettrico o per trasformatori. Nella terza riga della tabella viene visualizzato "Ferro con silicio" in cui la permeabilità magnetica relativa è 7 * 103 o 7000 GN / m.

Questo è il valore medio per l'acciaio per trasformatori. Si differenzia dal solito solo lo stesso contenuto di silicio. In pratica, la sua permeabilità magnetica relativa dipende dal campo applicato, ma non entreremo nei dettagli. Cosa dà il nucleo nella bobina? Il nucleo di acciaio elettrico migliorerà il campo magnetico della bobina circa 7000-7500 volte!

Tutto quello che devi ricordare per iniziare è che dipende dal materiale del nucleo all'interno della bobina induzione magneticae la forza con cui tirerà l'elettromagnete dipende da esso.



pratica

Uno degli esperimenti più popolari che vengono effettuati per dimostrare la presenza di un campo magnetico attorno a un conduttore è l'esperienza con i chip di metallo. Il conduttore è coperto da un foglio di carta e su esso vengono versati chip magnetici, quindi una corrente elettrica passa attraverso il conduttore e il chip cambia la sua posizione in qualche modo sul foglio. Questo è quasi un elettromagnete.

Ma per un elettromagnete, attirare semplicemente trucioli di metallo non è sufficiente. Pertanto, è necessario rafforzarlo, in base a quanto sopra: è necessario creare una bobina avvolta su un nucleo metallico. L'esempio più semplice sarebbe un filo di rame isolato avvolto attorno a un chiodo o un bullone.

Elettromagnete fatto in casa

Un tale elettromagnete è in grado di attrarre diversi pin, scrapie e simili.

L'elettromagnete più semplice

Come filo, puoi usare qualsiasi filo in PVC o altro isolamento o un filo di rame in isolamento vernice come PEL o PEV, che vengono utilizzati per gli avvolgimenti di trasformatori, altoparlanti, motori, ecc. Puoi trovarlo nuovo in bobine o riavvolgere dagli stessi trasformatori.

Filo di rame con isolamento in vernice

10 sfumature di elettromagneti di fabbricazione in parole semplici:

1. L'isolamento lungo l'intera lunghezza del conduttore deve essere uniforme e intatto, in modo tale da evitare interruzioni di rotazione.

2. L'avvolgimento dovrebbe andare in una direzione come su un rocchetto di filo, cioè non è possibile piegare il filo di 180 gradi e andare nella direzione opposta. Ciò è dovuto al fatto che il campo magnetico risultante sarà uguale alla somma algebrica dei campi di ciascuna bobina, se non si entra nei dettagli, allora le bobine avvolte nella direzione opposta genereranno un campo elettromagnetico di segno opposto, come risultato del campo verrà sottratto e di conseguenza la forza dell'elettromagnete sarà inferiore e se ci sarà lo stesso numero di giri in una e nell'altra direzione, il magnete non attirerà nulla, poiché i campi si sopprimono a vicenda.

3. La forza dell'elettromagnete dipenderà anche dalla forza corrente, e dipende dalla tensione applicata alla bobina e dalla sua resistenza. La resistenza della bobina dipende dalla lunghezza del filo (più è lunga, maggiore è) e dalla sua area della sezione trasversale (maggiore è la sezione trasversale, minore è la resistenza) un calcolo approssimativo può essere effettuato con la formula - R = p * L / S

4. Se la corrente è troppo elevata, la bobina brucerà.

5. Con corrente continua - la corrente sarà maggiore rispetto alla corrente alternata a causa dell'influenza dell'induttanza di reattanza.

6. Quando si lavora a corrente alternata - l'elettromagnete emetterà un ronzio e un crepitio, il suo campo cambierà costantemente direzione e la sua forza di trazione sarà inferiore (due volte) rispetto a quando si lavora su una costante. Allo stesso tempo, il nucleo per bobine di corrente alternata è realizzato in lamiera, raccogliendo insieme, mentre le piastre sono isolate l'una dall'altra mediante vernice o un sottile strato di scala (ossido), il cosiddetto miscele - per ridurre le perdite e le correnti di Foucault.

7. Con la stessa forza di trazione, un magnete elettrico a corrente alternata peserà il doppio e le dimensioni aumenteranno di conseguenza.

8. Ma vale la pena considerare che gli elettromagneti CA sono più veloci dei magneti CC.

9. Core di elettromagneti DC

10. Entrambi i tipi di elettromagneti possono funzionare sia in corrente continua che alternata, l'unica domanda è quale tipo di energia avrà, quali perdite e riscaldamento si verificheranno.


3 idee per elettromagnete da strumenti improvvisati in pratica

Come già accennato, il modo più semplice per produrre un elettromagnete è utilizzare un'asta di metallo e un filo di rame raccogliendo l'uno e l'altro per la potenza richiesta. La tensione di alimentazione di questo dispositivo viene selezionata empiricamente in base alla forza e al riscaldamento attuali della struttura. Per comodità, puoi usare una bobina di plastica di filo o simili e sotto il suo foro interno scegliere un nucleo: un bullone o un chiodo.

Usando una bobina di filo di plastica

La seconda opzione è quella di utilizzare un elettromagnete quasi pronto. Pensa ai dispositivi di commutazione elettromagnetici: relè, avviatori magnetici e contattori. Per l'uso su corrente continua e una tensione di 12V, è conveniente utilizzare una bobina da relè automobilistici. Tutto quello che devi fare è rimuovere la custodia, rompere i contatti mobili e collegare l'alimentazione.

Per lavori da 220 o 380 volt è conveniente usare bobine avviatori e contattori magneticiSono avvolti su un mandrino e possono essere facilmente rimossi. Selezionare l'anima in base all'area della sezione trasversale del foro nella bobina.

Quindi puoi accendere il magnete dalla presa ed è conveniente regolarne la forza se usi un reostato o limita la corrente con l'aiuto di una potente resistenza, ad esempio, spirale di nicromo.

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