Cum să faci un electromagnet acasă

electromagnet – un magnet artificial în care apare un câmp magnetic și este concentrat în miezul feromagnetic ca urmare a trecerii unui curent electric prin înfășurarea care îl înconjoară, adică. la trecerea curentului prin bobină, miezul plasat în interiorul său capătă proprietățile unui magnet natural.

Domeniul de aplicare a electromagnetilor este foarte extins. Sunt utilizate în aparate și aparate electrice, în dispozitive de automatizare, în medicină, în diverse tipuri de cercetări științifice. Cel mai adesea, electromagnetii și solenoizii sunt folosiți pentru a muta un fel de mecanisme și în fabrici pentru ridicarea încărcăturilor.

Deci, de exemplu, electromagnetul de ridicare este un mecanism foarte convenabil, productiv și economic: personalul de întreținere nu este obligat să asigure și să elibereze marfa transportată. Este suficient să puneți un electromagnet pe sarcina transportată și să porniți curentul electric în bobina electromagnetului, iar sarcina va fi atrasă de electromagnet, iar pentru a-l elibera de sarcină, trebuie doar să opriți curentul.

Proiectarea electromagnetului este ușor de repetat și, în esență, nu este altceva decât miezul și bobina conductorului. În acest articol vom răspunde la întrebarea cum să faceți un electromagnet cu propriile mâini?

Cum face un electromagnet (teorie)

Dacă un curent electric curge prin conductor, în jurul acestui conductor este generat un câmp magnetic. Deoarece curentul poate curge doar atunci când circuitul este închis, conductorul ar trebui să fie o buclă închisă, cum ar fi un cerc, care este cea mai simplă buclă închisă.

Anterior, un conductor înrolat într-un cerc era adesea folosit pentru a observa acțiunea curentului pe un ac magnetic situat în centrul său. În acest caz, săgeata se află la o distanță egală de toate părțile conductorului, ușurând observarea efectului curentului asupra magnetului.

Pentru a îmbunătăți efectul unui curent electric asupra unui magnet, este mai întâi posibil să crești curentul. Cu toate acestea, dacă mergeți în jurul conductorului prin care un anumit curent curge de două ori în jurul circuitului pe care îl acoperă, atunci efectul curentului asupra magnetului se va dubla.

Astfel, această acțiune poate fi crescută de mai multe ori prin rotunjirea conductorului de un număr adecvat de ori în jurul unui circuit dat. Corpul conducător rezultat, format din viraje individuale, al căror număr poate fi arbitrar, se numește bobină.

Reamintim cursul fizicii școlii și anume acela când un curent electric curge printr-un conductor are loc câmpul magnetic. Dacă conductorul este rulat într-o bobină, se formează liniile de inducție magnetică ale tuturor virajelor, iar câmpul magnetic rezultat va fi mai puternic decât pentru un singur conductor.

Câmpul magnetic generat de un curent electric, în principiu, nu are diferențe semnificative în comparație cu un câmp magnetic, dacă revenim la electromagneti, atunci formula forței sale de tracțiune arată astfel:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

unde F este forța de tracțiune, kg (forța este măsurată și în Newton, 1 kg = 9,81 N sau 1 N = 0,102 kg); B - inducție, T; S este secțiunea transversală a electromagnetului, m2.

Adică, forța de tracțiune a unui electromagnet depinde de inducția magnetică, ia în considerare formula acestuia:

Aici U0 este constanta magnetică (12,5 * 107 Gn / m), U este permeabilitatea magnetică a mediului, N / L este numărul de rotații pe unitatea lungime a solenoidului, I este puterea curentă.

Rezultă că forța cu care magnetul atrage ceva depinde de puterea curentă, de numărul de rotații și de permeabilitatea magnetică a mediului. Dacă nu există nucleu în bobină, mediul este aer.

Mai jos este prezentat un tabel cu permeabilități magnetice relative pentru diferite suporturi. Vedem că în aer este 1, în timp ce în alte materiale este de zeci sau chiar de sute de ori mai mult.

În inginerie electrică, un metal special este utilizat pentru miezuri, este adesea numit oțel electric sau transformator. În cel de-al treilea rând al tabelului vedeți „Fierul cu siliciu” în care permeabilitatea magnetică relativă este de 7 * 103 sau 7000 GN / m.

Aceasta este valoarea medie pentru oțelul transformator. Diferă de obișnuit, același conținut de siliciu. În practică, permeabilitatea sa magnetică relativă depinde de câmpul aplicat, dar nu vom intra în detalii. Ce dă miezul în bobină? Nucleul din oțel electric va îmbunătăți câmpul magnetic al bobinei de aproximativ 7000-7500 de ori!

Tot ce trebuie să vă amintiți să începeți este că depinde de materialul de bază din interiorul bobinei inducție magnetică, iar forța cu care va trage electromagnetul depinde de acesta.

practică

Unul dintre cele mai populare experimente care se realizează pentru a demonstra apariția unui câmp magnetic în jurul unui conductor este experiența cu cipurile metalice. Conductorul este acoperit cu o foaie de hârtie și sunt turnate cipuri magnetice pe el, apoi trece un curent electric prin conductor, iar cipul își schimbă poziția cumva pe foaie. Acesta este aproape un electromagnet.

Dar pentru un electromagnet, pur și simplu atragerea cipurilor metalice nu este suficientă. Prin urmare, este necesar să o întăriți, pe baza celor de mai sus - trebuie să faceți o bobină înfășurată pe un miez de metal. Cel mai simplu exemplu ar fi o sârmă de cupru izolată înfășurată în jurul unui cui sau șurub.

Un astfel de electromagnet este capabil să atragă diferite pini, scrapie și altele asemenea.

Ca fir, puteți utiliza fie orice fir din PVC sau altă izolație, fie un fir de cupru în izolarea lacurilor de tip PEL sau PEV, care sunt utilizate pentru înfășurările transformatoarelor, boxelor, motoarelor etc. Îl puteți găsi fie nou în bobine, fie înapoi din aceleași transformatoare.

10 Nuanțe de producere a electromagnetelor în cuvinte simple:

1. Izolația de-a lungul întregii lungimi a conductorului trebuie să fie uniformă și intactă, astfel încât să nu existe defecte între rotații.

2. Înfășurarea ar trebui să meargă într-o direcție ca pe o bobină de fir, adică nu puteți îndoi firul cu 180 de grade și să mergeți în direcția opusă. Acest lucru se datorează faptului că câmpul magnetic rezultat va fi egal cu suma algebrică a câmpurilor fiecărei bobine, dacă nu intrați în detalii, atunci bobinele înfășurate în direcția opusă vor genera un câmp electromagnetic cu semn opus, ca rezultat al câmpului va fi scăzut și, ca urmare, forța electromagnetului va fi mai mică și dacă va exista același număr de rotații într-o direcție și în cealaltă direcție, magnetul nu va atrage nimic deloc, deoarece câmpurile se suprimă reciproc.

3. Rezistența electromagnetului va depinde și de puterea curentă și depinde de tensiunea aplicată bobinei și de rezistența sa. Rezistența bobinei depinde de lungimea sârmei (cu cât este mai lungă, cu atât este mai mare) și a zonei sale în secțiune transversală (cu cât secțiunea transversală este mai mare, cu atât mai mică rezistență) se poate efectua un calcul aproximativ conform formulei - R = p * L / S

4. Dacă curentul este prea mare, bobina va arde.

5. Cu curent continuu - curentul va fi mai mare decât cu curent alternativ datorită influenței inductanței reactanței.

6. Când lucrați la curent alternativ - electromagnetul va bâzâi și va zgâria, câmpul său se va schimba în mod constant direcția, iar forța de tracțiune va fi mai mică (de două ori) decât atunci când se lucrează cu constantă. În acest caz, miezul pentru bobine cu curent alternativ este realizat din tablă, care se adună, în timp ce plăcile sunt izolate unele de altele prin lac sau un strat subțire de scară (oxid), așa-numitul amestecuri - pentru a reduce pierderile și curenții Foucault.

7. Cu aceeași forță de tracțiune, un magnet electric cu curent alternativ va cântări de două ori mai mult, iar dimensiunile vor crește în consecință.

8. Însă merită luat în considerare faptul că electromagnetii cu curent alternativ sunt mai rapide decât magneții cu curent continuu.

9. Cores de electromagneti cu curent continuu

10. Ambele tipuri de electromagneti pot funcționa atât pe curent cât și pe curent alternativ, singura întrebare este ce fel de putere va avea, ce pierderi și încălzire vor avea loc.

3 idei pentru electromagnet din instrumente improvizate în practică

După cum am menționat deja, cel mai simplu mod de a face un electromagnet este să folosiți o tijă metalică și un fir de cupru, ridicând una și alta pentru puterea necesară. Tensiunea de alimentare a acestui dispozitiv este selectată empiric în funcție de puterea curentă și încălzirea structurii. Pentru comoditate, puteți utiliza o bobină de plastic cu fir sau altele asemenea, iar sub orificiul său interior alegeți un miez - un șurub sau un cui.

A doua opțiune este utilizarea unui electromagnet aproape gata. Gândiți-vă la dispozitivele de comutare electromagnetice - relee, startere magnetice și contactoare. Pentru utilizare pe curent continuu și o tensiune de 12V, este convenabil să folosiți o bobină din releele automobilelor. Tot ce trebuie să faceți este să scoateți carcasa, să spargeți contactele mobile și să conectați puterea.

Pentru lucrări de la 220 sau 380 volți, este convenabil să folosiți bobine startere și contactoare magneticeSunt înfășurate pe un dorn și pot fi îndepărtate ușor. Selectați miezul în funcție de secțiunea transversală a găurii din bobină.

Deci, puteți porni magnetul de la priză și este convenabil să-i ajustați rezistența dacă utilizați un reostat sau să limitați curentul cu ajutorul unei rezistențe puternice, de exemplu, spirală nichrome.