Hur man gör en elektromagnet hemma

elektromagnet – en konstgjord magnet i vilken ett magnetfält uppstår och är koncentrerat i den ferromagnetiska kärnan som ett resultat av att en elektrisk ström passerar genom lindningen som omger den, d.v.s. när ström passerar genom spolen får kärnan som placeras i den en naturmagnets egenskaper.

Elektromagneternas omfattning är mycket omfattande. De används i elektriska maskiner och enheter, i automationsapparater, i medicin, i olika slags vetenskaplig forskning. Oftast används elektromagneter och solenoider för att flytta någon form av mekanismer och i fabriker för att lyfta laster.

Så till exempel är lyftelektromagneten en mycket bekväm, produktiv och ekonomisk mekanism: underhållspersonal krävs inte för att säkra och frigöra den transporterade lasten. Det räcker att sätta en elektromagnet på den transporterade lasten och slå på den elektriska strömmen i spolen på elektromagneten och lasten dras till elektromagneten, och för att befria den från lasten behöver du bara stänga av strömmen.

Elektromagnetens design är lätt att upprepa och är i huvudsak inget annat än ledarens kärna och spole. I den här artikeln kommer vi att besvara frågan om hur man gör en elektromagnet med dina egna händer?

Hur fungerar en elektromagnet (teori)

Om en elektrisk ström flyter genom ledaren genereras ett magnetfält runt denna ledare. Eftersom strömmen endast kan strömma när kretsen är stängd, bör ledaren vara en sluten slinga, till exempel en cirkel, som är den enklaste slutna slingan.

Tidigare användes ofta en ledare som rullades upp i en cirkel för att observera strömmens inverkan på en magnetisk nål i dess centrum. I det här fallet är pilen på lika avstånd från alla delar av ledaren, vilket gör det lättare att observera effekten av ström på magneten.

För att öka effekten av en elektrisk ström på en magnet är det först möjligt att öka strömmen. Men om du går runt ledaren genom vilken någon ström flyter två gånger runt den krets som den täcker, kommer effekten av strömmen på magneten att fördubblas.

Således kan denna åtgärd ökas många gånger genom att runda ledaren ett lämpligt antal gånger runt en given krets. Den resulterande ledande kroppen, bestående av enskilda varv, vars antal kan vara godtycklig, kallas en spole.

Kom ihåg skolfysikens gång, nämligen att när en elektrisk ström flyter genom en ledare magnetfält uppstår. Om ledaren rullas in i en spole, bildas linjerna för magnetisk induktion av alla varv, och det resulterande magnetfältet blir starkare än för en enda ledare.

Det magnetiska fältet som genereras av en elektrisk ström har i princip inga signifikanta skillnader jämfört med ett magnetfält, om vi återgår till elektromagneter ser formeln för dess dragkraft så här:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

där F är dragkraften, kg (kraften mäts också i Newton, 1 kg = 9,81 N eller 1 N = 0,102 kg); B - induktion, T; S är tvärsnittsområdet för elektromagneten, m2.

Det vill säga, dragkraften för en elektromagnet beror på magnetisk induktion, beakta dess formel:

Här är U0 magnetkonstanten (12,5 * 107 Gn / m), U är magnetens permeabilitet för mediet, N / L är antalet varv per solenoidlängd, jag är strömstyrkan.

Av detta följer att den kraft som magneten drar till sig något beror på styrkan hos strömmen, antalet varv och mediets magnetiska permeabilitet. Om det inte finns någon kärna i spolen är mediet luft.

Nedan visas en tabell över relativa magnetiska permeabiliteter för olika media. Vi ser att det i luften är 1, medan det i andra material är tiotals eller till och med hundratals gånger mer.

I elektroteknik används en speciell metall för kärnor, den kallas ofta elektrisk eller transformatorstål. I tabellens tredje rad ser du "Järn med kisel" där den relativa magnetiska permeabiliteten är 7 * 103 eller 7000 GN / m.

Detta är medelvärdet för transformatorstål. Det skiljer sig från det vanliga precis samma kiselinnehåll. I praktiken beror dess relativa magnetiska permeabilitet på det applicerade fältet, men vi kommer inte att gå in på detaljer. Vad ger kärnan i spolen? Kärnan i elektriskt stål kommer att förbättra spolens magnetfält ungefär 7000-7500 gånger!

Allt du behöver komma ihåg att börja med är att det beror på kärnmaterialet inuti spolen magnetisk induktionoch kraften som elektromagneten drar med beror på den.

praktiken

Ett av de mest populära experimenten som genomförs för att demonstrera förekomsten av ett magnetfält runt en ledare är upplevelsen med metallspån. Ledaren täcks med ett pappersark och magnetiska chips hälls på den, sedan passerar en elektrisk ström genom ledaren och chipet ändrar sin position på något sätt på arket. Det här är nästan en elektromagnet.

Men för en elektromagnet är det inte tillräckligt att locka metallspån. Därför är det nödvändigt att stärka det, baserat på det föregående - du måste göra ett spiralsår på en metallkärna. Det enklaste exemplet är en isolerad koppartråd lindad runt en spik eller bult.

En sådan elektromagnet kan attrahera olika stift, skrapie och liknande.

Som tråd kan du använda antingen valfri tråd i PVC eller annan isolering, eller en koppartråd i lackisolering av typen PEL eller PEV, som används för lindningar av transformatorer, högtalare, motorer etc. Du kan hitta det antingen nytt i spolar, eller spola tillbaka från samma transformatorer.

10 Nyanser av att tillverka elektromagneter i enkla ord:

1. Isoleringen längs hela ledarens längd måste vara enhetlig och intakt så att det inte finns några inter-svängfel.

2. Lindningen ska gå i en riktning som på en trådrulle, det vill säga att du inte kan böja tråden 180 grader och gå i motsatt riktning. Detta beror på det faktum att det resulterande magnetfältet kommer att vara lika med den algebraiska summan av fälten för varje varv, om du inte går in på detaljer, kommer generationerna i motsatt riktning att generera ett elektromagnetiskt fält med motsatt tecken, som ett resultat av fältet kommer att subtraheras och som ett resultat kommer styrkan hos elektromagneten att bli mindre och om det kommer att vara samma antal varv i en och annan riktning, kommer magneten inte att locka någonting alls, eftersom fälten undertrycker varandra.

3. Elektromagnetens styrka beror också på strömstyrkan och det beror på spänningen som appliceras på spolen och dess motstånd. Spolens motstånd beror på trådens längd (ju längre den är, desto större är den) och dess tvärsnittsarea (desto större tvärsnittet, desto mindre motstånd) kan en ungefärlig beräkning utföras enligt formeln - R = p * L / S

4. Om strömmen är för hög kommer spolen att brinna.

5. Med likström - strömmen blir större än med växelström på grund av påverkan av reaktansinduktans.

6. När man arbetar med växelström - elektromagneten surrar och skramlar, dess fält kommer att ständigt ändra riktning, och dess dragkraft blir mindre (två gånger) än när man arbetar på konstant. I detta fall är kärnan för växelströmspolar tillverkad av plåt, samlas samman, medan plattorna isoleras från varandra med lack eller ett tunt skalskikt (oxid), den så kallade blandningar - för att minska förluster och Foucault strömmar.

7. Med samma dragkraft kommer en växelströmmagnet att väga dubbelt så mycket, och dimensionerna ökar i enlighet därmed.

8. Men det är värt att tänka på att AC-elektromagneter är snabbare än DC-magneter.

9. Kärnor av DC-elektromagneter

10. Båda typerna av elektromagneter kan fungera både på likström och på växelström, den enda frågan är vilken typ av kraft den kommer att ha, vilka förluster och uppvärmning kommer att inträffa.

3 idéer för elektromagnet från improviserade verktyg i praktiken

Som redan nämnts är det enklaste sättet att tillverka en elektromagnet att använda en metallstav och en koppartråd genom att plocka upp det ena och det andra för den erforderliga kraften. Denna enhets matningsspänning väljs empiriskt baserat på strömstyrkan och uppvärmningen av strukturen. För enkelhetens skull kan du använda en plasttråd eller liknande, och välj en kärna - en bult eller en spik under dess inre hål.

Det andra alternativet är att använda en nästan färdig elektromagnet. Tänk på elektromagnetiska omkopplare - reläer, magnetiska startar och kontaktorer. För användning på likström och en spänning på 12V är det bekvämt att använda en spole från bilrelä. Allt du behöver göra är att ta bort fallet, bryta de rörliga kontakterna och ansluta strömmen.

För arbete från 220 eller 380 volt är det bekvämt att använda spolar magnetiska startar och kontaktorerDe är lindade på en dorn och kan enkelt tas bort. Välj kärna baserat på tvärsnittsområdet för hålet i spolen.

Så du kan sätta på magneten från uttaget, och det är bekvämt att justera styrkan om du använder en reostat eller begränsar strömmen med hjälp av ett kraftfullt motstånd, till exempel, nichrom spiral.