Hvordan lage en elektromagnet hjemme

elektromagnet – en kunstig magnet der et magnetfelt oppstår og er konsentrert i den ferromagnetiske kjernen som et resultat av passering av en elektrisk strøm gjennom viklingen som omgir den, dvs. når strømmen føres gjennom spolen, får kjernen som er plassert inni den egenskapene til en naturlig magnet.

Omfanget av elektromagneter er veldig omfattende. De brukes i elektriske maskiner og enheter, i automatiseringsenheter, i medisin, i forskjellige typer vitenskapelig forskning. Oftest brukes elektromagneter og solenoider for å flytte en slags mekanismer, og i fabrikker for å løfte belastninger.

Så for eksempel er løfteelektromagneten en veldig praktisk, produktiv og økonomisk mekanisme: vedlikeholdspersonell er ikke nødvendig for å sikre og frigjøre den transporterte lasten. Det er nok å sette en elektromagnet på den bevegelige belastningen og slå på den elektriske strømmen i spolen til elektromagneten, og belastningen vil bli tiltrukket av elektromagneten, og for å slippe lasten, trenger du bare å slå av strømmen.

Utformingen av elektromagneten er lett å gjenta, og er i hovedsak ikke annet enn kjernen og spiralen til lederen. I denne artikkelen vil vi svare på spørsmålet om hvordan du lager en elektromagnet med egne hender?

Hvordan fungerer en elektromagnet (teori)

Hvis en elektrisk strøm strømmer gjennom lederen, genereres et magnetfelt rundt denne lederen. Siden strøm bare kan strømme når kretsen er lukket, skal lederen være en lukket sløyfe, for eksempel en sirkel, som er den enkleste lukkede sløyfen.

Tidligere ble en leder rullet opp i en sirkel ofte brukt for å observere virkningen av strøm på en magnetisk nål som ligger i sentrum. I dette tilfellet er pilen i like avstand fra alle deler av lederen, noe som gjør det lettere å observere effekten av strøm på magneten.

For å øke effekten av en elektrisk strøm på en magnet, er det først mulig å øke strømmen. Imidlertid, hvis du går rundt lederen gjennom hvilken noen strøm strømmer to ganger rundt kretsen den dekker, vil effekten av strømmen på magneten doble seg.

Dermed kan denne handlingen økes mange ganger ved å runde lederen et passende antall ganger rundt en gitt krets. Det resulterende ledende legeme, som består av individuelle svinger, hvis antall kan være vilkårlig, kalles en spole.

Husk skolefysikkens gang, nemlig at når en elektrisk strøm strømmer gjennom en leder magnetfelt oppstår. Hvis lederen rulles inn i en spole, vil magnetiske induksjonslinjer for alle svingene dannes, og det resulterende magnetfeltet vil være sterkere enn for en enkelt leder.

Magnetfeltet generert av en elektrisk strøm har i prinsippet ingen signifikante forskjeller sammenlignet med et magnetfelt, hvis vi kommer tilbake til elektromagneter, ser formelen for dens trekkraft slik ut:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

der F er trekkraft, kg (kraft måles også i Newton, 1 kg = 9,81 N, eller 1 N = 0,102 kg); B - induksjon, T; S er tverrsnittsarealet til elektromagneten, m2.

Det vil si at trekkraften til en elektromagnet er avhengig av magnetisk induksjon, vurder formelen:

Her er U0 magnetisk konstant (12,5 * 107 GN / m), U er magnetens permeabilitet for mediet, N / L er antall svinger per lengdeenhet på magnetventilen, I er strømstyrken.

Det følger at kraften som magneten tiltrekker seg noe avhenger av strømstyrken, antall svinger og magnetens permeabilitet. Hvis det ikke er noen kjerne i spolen, er mediet luft.

Nedenfor er en tabell over relative magnetiske permeabiliteter for forskjellige medier. Vi ser at i luft er det 1, mens det i andre materialer er titalls eller til og med hundrevis av ganger mer.

I elektroteknikk brukes et spesielt metall til kjerner, det kalles ofte elektrisk eller transformatorstål. I den tredje raden i tabellen ser du "Jern med silisium" der den relative magnetiske permeabiliteten er 7 * 103 eller 7000 GN / m.

Dette er gjennomsnittsverdien for transformatorstål. Det skiller seg fra det vanlige akkurat det samme silisiuminnholdet. I praksis avhenger dens relative magnetiske permeabilitet av det påførte feltet, men vi vil ikke gå inn på detaljer. Hva gir kjernen i spolen? Kjernen i elektrisk stål vil styrke magnetfeltet til spolen omtrent 7000-7500 ganger!

Alt du trenger å huske å starte med er at det avhenger av kjernematerialet inne i spolen magnetisk induksjon, og kraften som elektromagneten vil trekke med avhenger av den.

praksis

Et av de mest populære eksperimentene som blir utført for å demonstrere forekomsten av et magnetfelt rundt en leder, er opplevelsen med metallflis. Konduktøren er dekket med et papirark og magnetiske fliser helles på den, deretter føres en elektrisk strøm gjennom lederen, og brikken endrer sin plass på en eller annen måte på arket. Dette er nesten en elektromagnet.

Men for en elektromagnet er det ikke nok å tiltrekke metallflis. Derfor er det nødvendig å styrke det, basert på det foregående - du må lage et spiralsår på en metallkjerne. Det enkleste eksemplet ville være en isolert kobbertråd viklet rundt en spiker eller bolt.

En slik elektromagnet er i stand til å tiltrekke seg forskjellige pinner, scrapie og lignende.

Som ledning kan du enten bruke hvilken som helst ledning i PVC eller annen isolasjon, eller en kobbertråd i lakkisolasjon som PEL eller PEV, som brukes til vikling av transformatorer, høyttalere, motorer, etc. Du kan finne den enten ny i spoler, eller spole tilbake fra de samme transformatorene.

10 Nyanser for å produsere elektromagneter i enkle ord:

1. Isolasjonen langs lederens lengde må være jevn og intakt slik at det ikke oppstår feil mellom svingene.

2. Viklingen skal gå i en retning som på en trådspole, det vil si at du ikke kan bøye ledningen 180 grader og gå i motsatt retning. Dette skyldes det faktum at det resulterende magnetfeltet vil være lik den algebraiske summen av feltene i hver sving, hvis du ikke går inn på detaljer, vil svingene som vikles i motsatt retning generere et elektromagnetisk felt med motsatt fortegn, som et resultat av feltet vil bli trukket fra og som et resultat vil styrken til elektromagneten bli mindre og hvis det vil være like antall svinger i den ene og den andre retningen, vil ikke magneten tiltrekke seg noe som helst, siden feltene undertrykker hverandre.

3. Styrken til elektromagneten vil også avhenge av strømstyrken, og den avhenger av spenningen som påføres spolen og dens motstand. Spolens motstand avhenger av ledningens lengde (jo lengre den er, desto større er den) og dens tverrsnittsareal (jo større tverrsnittet, jo mindre motstand). En omtrentlig beregning kan utføres i henhold til formelen - R = p * L / S

4. Hvis strømmen er for høy, vil spolen brenne.

5. Med likestrøm - strømmen vil være større enn med vekselstrøm på grunn av påvirkning av reaktansinduktans.

6. Når du jobber med vekselstrøm - elektromagneten vil sive og rasle, feltet vil hele tiden endre retning, og trekkraften vil være mindre (to ganger) enn når du arbeider på konstant. Samtidig er kjernen for vekselstrømspoler laget av platemetall som samles, mens platene er isolert fra hverandre med lakk eller et tynt lag med skala (oksid), den såkalte blandinger - for å redusere tap og Foucault-strømmer.

7. Med samme trekkraft vil en vekselstrøm elektrisk magnet veie dobbelt så mye, og dimensjonene vil øke tilsvarende.

8. Men det er verdt å vurdere at AC-elektromagneter er raskere enn DC-magneter.

9. Kjerner av DC-elektromagneter

10. Begge typer elektromagneter kan fungere både på likestrøm og vekselstrøm, det eneste spørsmålet er hva slags kraft den vil ha, hvilke tap og oppvarming som vil oppstå.

3 ideer for elektromagnet fra improviserte verktøy i praksis

Som allerede nevnt, er den enkleste måten å lage en elektromagnet ved å bruke en metallstang og en kobbertråd ved å plukke opp det ene og det andre for den nødvendige kraften. Forsyningsspenningen til denne enheten velges empirisk basert på strømstyrken og oppvarmingen av strukturen. For enkelhets skyld kan du bruke en plastspole av tråd eller lignende, og velge en kjerne - en bolt eller en spiker - under det indre hullet.

Det andre alternativet er å bruke en nesten ferdig elektromagnet. Tenk på elektromagnetiske koblingsenheter - reléer, magnetiske starter og kontaktorer. For bruk på likestrøm og en spenning på 12V er det praktisk å bruke en spole fra bilreléer. Alt du trenger å gjøre er å fjerne saken, bryte de bevegelige kontaktene og koble strømmen.

For arbeid fra 220 eller 380 volt er det praktisk å bruke spoler magnetiske forretter og kontaktorerDe er såret på en spindel og kan enkelt fjernes. Velg kjernen basert på tverrsnittsområdet til hullet i spolen.

Så du kan slå på magneten fra stikkontakten, og det er praktisk å justere styrken hvis du bruker en reostat eller begrenser strømmen ved å bruke kraftig motstand, for eksempel, nichrome spiral.