Ako si doma vyrobiť elektromagnet

elektromagnet – umelý magnet, v ktorom vzniká magnetické pole a je koncentrované vo feromagnetickom jadre v dôsledku priechodu elektrického prúdu cez vinutie, ktoré ho obklopuje, t.j. keď prúd prechádza cievkou, jadro umiestnené vo vnútri získava vlastnosti prírodného magnetu.

Rozsah elektromagnetov je veľmi rozsiahly. Používajú sa v elektrických strojoch a zariadeniach, v automatizačných zariadeniach, v medicíne, pri rôznych druhoch vedeckého výskumu. Elektromagnety a solenoidy sa najčastejšie používajú na presun mechanizmov av továrňach na zdvíhanie bremien.

Napríklad zdvíhací elektromagnet je veľmi pohodlný, produktívny a ekonomický mechanizmus: od personálu údržby sa nevyžaduje, aby zaistil a uvoľnil prepravovaný náklad. Postačuje položiť elektromagnet na prepravovanú záťaž a zapnúť elektrický prúd v cievke elektromagnetu a záťaž bude priťahovaná k elektromagnetu a aby ste ju uvoľnili od záťaže, stačí vypnúť prúd.

Konštrukcia elektromagnetu sa ľahko opakuje av podstate nie je nič iné ako jadro a cievka vodiča. V tomto článku odpovieme na otázku, ako vytvoriť elektromagnet vlastnými rukami?

Ako funguje elektromagnet (teória)

Ak elektrický vodič preteká vodičom, okolo tohto vodiča sa vytvorí magnetické pole. Pretože prúd môže pretekať iba keď je obvod uzavretý, vodič by mal byť uzavretá slučka, napríklad kruh, ktorý je najjednoduchšou uzavretou slučkou.

Doteraz sa vodič, ktorý bol zvinutý v kruhu, často používal na pozorovanie pôsobenia prúdu na magnetickú ihlu umiestnenú v jeho strede. V tomto prípade je šípka v rovnakej vzdialenosti od všetkých častí vodiča, čo uľahčuje pozorovanie účinku prúdu na magnet.

Aby sa zvýšil účinok elektrického prúdu na magnet, je najskôr možné zvýšiť prúd. Ak však pôjdete okolo vodiča, ktorým prúdi nejaký prúd dvakrát okolo obvodu, ktorý zakrýva, účinok prúdu na magnet sa zdvojnásobí.

Táto akcia sa teda môže mnohokrát zvýšiť tak, že sa vodič okolo príslušného obvodu zaokrúhli. Výsledné vodivé teleso, pozostávajúce z jednotlivých zákrut, ktorých počet môže byť ľubovoľný, sa nazýva cievka.

Pripomeňme si priebeh školskej fyziky, a to, že keď elektrický prúd preteká vodičom vyskytuje sa magnetické pole, Ak je vodič navinutý do cievky, vytvoria sa línie magnetickej indukcie všetkých závitov a výsledné magnetické pole bude silnejšie ako pre jeden vodič.

Magnetické pole generované elektrickým prúdom v zásade nemá významné rozdiely v porovnaní s magnetickým poľom, ak sa vrátime k elektromagnetom, potom vzorec pre jeho trakčnú silu vyzerá takto:

F = 40550 ° B²∙ S,

kde F je ťažná sila, kg (sila sa meria aj v Newtonoch, 1 kg = 9,81 N alebo 1 N = 0,102 kg); B - indukcia, T; S je plocha prierezu elektromagnetu, m2.

To znamená, že trakčná sila elektromagnetu závisí od magnetickej indukcie, zvážte jeho vzorec:

Tu je UO magnetická konštanta (12,5 x 107 Gn / m), U je magnetická permeabilita média, N / L je počet závitov na jednotku dĺžky solenoidu, I je prúdová sila.

Z toho vyplýva, že sila, ktorou magnet priťahuje niečo, závisí od sily prúdu, počtu zákrut a magnetickej permeability média. Ak v cievke nie je žiadne jadro, je médiom vzduch.

Nasleduje tabuľka relatívnych magnetických permeabilít pre rôzne médiá. Vidíme, že vo vzduchu je to 1, zatiaľ čo v iných materiáloch je to desaťkrát alebo dokonca stokrát viac.

V elektrotechnike sa na jadrá používa špeciálny kov, ktorý sa často nazýva elektrická alebo transformačná oceľ. V treťom riadku tabuľky vidíte „Železo so kremíkom“, v ktorom je relatívna magnetická permeabilita 7 * 103 alebo 7000 GN / m.

Toto je priemerná hodnota pre transformátorovú oceľ. Líši sa od zvyčajného rovnakého obsahu kremíka. V praxi jej relatívna magnetická permeabilita závisí od aplikovaného poľa, ale nebudeme sa venovať detailom. Čo dáva jadru cievky? Jadro elektrickej ocele zvýši magnetické pole cievky asi 7000-7500 krát!

Na začiatok musíte mať len to, že záleží na materiáli jadra vo vnútri cievky magnetická indukciaa sila, s ktorou bude elektromagnet ťahať, závisí od toho.

praxe

Jedným z najpopulárnejších experimentov, ktoré sa vykonávajú na demonštráciu výskytu magnetického poľa okolo vodiča, sú skúsenosti s kovovými trieskami. Vodič je pokrytý vrstvou papiera a naleje sa naň magnetický čip, potom vodičom prechádza elektrický prúd a čip nejako zmení svoju polohu na liste. Toto je takmer elektromagnet.

Ale pre elektromagnet, nestačí len prilákať kovové čipy. Preto je potrebné ho na základe vyššie uvedeného posilniť - na kovovom jadre musíte urobiť navinutie cievky. Najjednoduchším príkladom by bol izolovaný medený drôt navinutý okolo klinca alebo svorníka.

Takýto elektromagnet je schopný priťahovať rôzne kolíky, klusavky a podobne.

Ako drôt môžete použiť akýkoľvek drôt z PVC alebo inú izoláciu, alebo medený drôt v lakovacej izolácii typu PEL alebo PEV, ktoré sa používajú na vinutie transformátorov, reproduktorov, motorov atď. Nájdete ho buď vo zvitkoch, alebo vzad z rovnakých transformátorov.

10 Nuance výroby elektromagnetov jednoduchými slovami:

1. Izolácia po celej dĺžke vodiča musí byť rovnomerná a neporušená, aby nedošlo k žiadnym poruchám v zákrute.

2. Vinutie by malo ísť v jednom smere ako na cievke nite, to znamená, že nemôžete ohnúť drôt o 180 stupňov a ísť v opačnom smere. Je to spôsobené skutočnosťou, že výsledné magnetické pole sa bude rovnať algebraickému súčtu polí každého zákruty, ak neprejdete do detailov, potom zákruty vinuté v opačnom smere vygenerujú elektromagnetické pole opačného znamienka, v dôsledku toho bude sila elektromagnetu znížená a v dôsledku toho bude sila elektromagnetu menšia a ak bude existovať rovnaký počet zákrut v jednom a druhom smere, magnet vôbec nepritiahne, pretože polia sa navzájom potlačia.

3. Sila elektromagnetu bude tiež závisieť od intenzity prúdu a závisí od napätia aplikovaného na cievku a jej odporu. Odpor cievky závisí od dĺžky drôtu (čím dlhší je, tým väčší je) a jeho prierezovej plochy (čím je väčší prierez, tým menší odpor), je možné vykonať približný výpočet podľa vzorca - R = p * L / S

4. Ak je prúd príliš vysoký, cievka zhorí.

5. Pri jednosmernom prúde - prúd bude väčší ako pri striedavom prúde v dôsledku vplyvu reaktančnej indukčnosti.

6. Pri práci so striedavým prúdom - elektromagnet bude bzučať a hrkotať, jeho pole sa bude neustále meniť a jeho ťažná sila bude menšia (dvakrát) ako pri práci na konštantnej hodnote. V tomto prípade je jadro pre cievky so striedavým prúdom vyrobené z plechu, ktorý sa zhromažďuje, zatiaľ čo dosky sú od seba izolované lakom alebo tenkou vrstvou povlaku (oxid), tzv. zmesi - na zníženie strát a foucaultových prúdov.

7. Pri rovnakej trakčnej sile bude elektrický magnet striedavého prúdu vážiť dvakrát toľko a rozmery sa budú zodpovedajúcim spôsobom zväčšovať.

8. Stojí za zváženie, že striedavé elektromagnety sú rýchlejšie ako jednosmerné magnety.

9. Jadrá jednosmerných elektromagnetov

10. Oba typy elektromagnetov môžu pracovať na jednosmerný aj na striedavý prúd, jedinou otázkou je, aký druh energie bude mať, aké straty a zahrievanie sa vyskytnú.

3 nápady pre elektromagnet z improvizovaných nástrojov v praxi

Ako už bolo uvedené, najjednoduchší spôsob výroby elektromagnetu je použitie kovovej tyče a medeného drôtu tým, že jeden a druhý vodič sa vyberie na požadovanú energiu. Napájacie napätie tohto zariadenia je vybrané empiricky na základe sily prúdu a zahriatia štruktúry. Pre pohodlie môžete použiť plastovú cievku s niťou alebo podobne a pod jej vnútorným otvorom zvoliť jadro - svorník alebo klinec.

Druhou možnosťou je použitie takmer hotového elektromagnetu. Spomeňte na elektromagnetické spínacie zariadenia - relé, magnetické spúšťače a stýkače. Pre použitie na jednosmerný prúd a napätie 12V je vhodné použiť cievku z automobilových relé. Všetko, čo musíte urobiť, je odstrániť kryt, prerušiť pohyblivé kontakty a zapojiť napájanie.

Pri prácach od 220 alebo 380 V je vhodné použiť cievky magnetické spúšťače a stýkačeSú navinuté na tŕni a dajú sa ľahko odstrániť. Vyberte jadro na základe prierezu otvoru vo zvitku.

Takže môžete zapnúť magnet zo zásuvky a je vhodné upraviť jeho silu, ak používate reostat alebo obmedzujete prúd pomocou silného odporu, napríklad, nichromová špirála.