Cómo hacer un electroimán en casa

Solenoide – Un imán artificial en el que surge un campo magnético y se concentra en el núcleo ferromagnético como resultado del paso de una corriente eléctrica a través del devanado que lo rodea, es decir Al pasar corriente a través de la bobina, el núcleo colocado en su interior adquiere las propiedades de un imán natural.

El alcance de los electroimanes es muy extenso. Se utilizan en máquinas y dispositivos eléctricos, en dispositivos de automatización, en medicina, en diversos tipos de investigación científica. Muy a menudo, los electroimanes y solenoides se usan para mover algún tipo de mecanismo, y en fábricas para levantar cargas.

Entonces, por ejemplo, el electroimán de elevación es un mecanismo muy conveniente, productivo y económico: no se requiere personal de mantenimiento para asegurar y liberar la carga transportada. Es suficiente colocar un electroimán en la carga transportada y encender la corriente eléctrica en la bobina del electroimán y la carga será atraída hacia el electroimán, y para liberarlo de la carga, solo necesita apagar la corriente.

El diseño del electroimán es fácil de repetir y, en esencia, no es más que un núcleo y una bobina de conductor. En este artículo, responderemos a la pregunta de cómo hacer un electroimán con sus propias manos.

¿Cómo funciona un electroimán (teoría)

Si una corriente eléctrica fluye a través del conductor, se genera un campo magnético alrededor de este conductor. Dado que la corriente solo puede fluir cuando el circuito está cerrado, el conductor debe ser un circuito cerrado, como un círculo, que es el circuito cerrado más simple.

Anteriormente, un conductor enrollado en un círculo a menudo se usaba para observar la acción de la corriente en una aguja magnética colocada en su centro. En este caso, la flecha está a la misma distancia de todas las partes del conductor, lo que facilita observar el efecto de la corriente en el imán.

Para mejorar el efecto de una corriente eléctrica en un imán, primero es posible aumentar la corriente. Sin embargo, si va alrededor del conductor a través del cual fluye algo de corriente dos veces alrededor del circuito que cubre, entonces el efecto de la corriente en el imán se duplicará.

Por lo tanto, esta acción se puede aumentar muchas veces redondeando el conductor un número apropiado de veces alrededor de un circuito dado. El cuerpo conductor resultante, que consiste en vueltas individuales, cuyo número puede ser arbitrario, se llama bobina.

Recordemos el curso de física escolar, a saber, que cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor se produce campo magnético. Si el conductor se enrolla en una bobina, se forman las líneas de inducción magnética de todas las vueltas, y el campo magnético resultante será más fuerte que para un solo conductor.

El campo magnético generado por una corriente eléctrica, en principio, no tiene diferencias significativas en comparación con un campo magnético, si volvemos a los electroimanes, la fórmula para su fuerza de tracción se ve así:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

donde F es la fuerza de tracción, kg (la fuerza también se mide en Newtons, 1 kg = 9.81 N o 1 N = 0.102 kg); B - inducción, T; S es el área de la sección transversal del electroimán, m2.

Es decir, la fuerza de tracción de un electroimán depende de la inducción magnética, considere su fórmula:

Aquí U0 es la constante magnética (12.5 * 107 Gn / m), U es la permeabilidad magnética del medio, N / L es el número de vueltas por unidad de longitud del solenoide, I es la fuerza actual.

De ello se deduce que la fuerza con la que el imán atrae algo depende de la fuerza actual, el número de vueltas y la permeabilidad magnética del medio. Si no hay núcleo en la bobina, el medio es aire.

A continuación se muestra una tabla de permeabilidades magnéticas relativas para diferentes medios. Vemos que en el aire es 1, mientras que en otros materiales es decenas o incluso cientos de veces más.

En ingeniería eléctrica, se usa un metal especial para núcleos, a menudo se lo llama acero eléctrico o de transformador. En la tercera fila de la tabla, verá "Hierro con silicio" en el que la permeabilidad magnética relativa es 7 * 103 o 7000 GN / m.

Este es el valor promedio para el acero para transformadores. Difiere del contenido habitual de silicio. En la práctica, su permeabilidad magnética relativa depende del campo aplicado, pero no entraremos en detalles. ¿Qué le da al núcleo en la bobina? ¡El núcleo de acero eléctrico mejorará el campo magnético de la bobina aproximadamente 7000-7500 veces!

Todo lo que necesita recordar para comenzar es que depende del material del núcleo dentro de la bobina inducción magnética, y la fuerza con la que el electroimán tirará depende de ello.

Practica

Uno de los experimentos más populares que se llevan a cabo para demostrar la ocurrencia de un campo magnético alrededor de un conductor es la experiencia con chips de metal. El conductor se cubre con una hoja de papel y se vierten chips magnéticos sobre él, luego se pasa una corriente eléctrica a través del conductor y el chip cambia su posición de alguna manera en la hoja. Esto es casi un electroimán.

Pero para un electroimán, simplemente atraer chips de metal no es suficiente. Por lo tanto, es necesario fortalecerlo, según lo anterior: debe hacer una bobina enrollada en un núcleo de metal. El ejemplo más simple sería un alambre de cobre aislado enrollado alrededor de un clavo o perno.

Tal electroimán es capaz de atraer diferentes pines, scrapie y similares.

Como cable, puede usar cualquier cable en PVC u otro aislamiento, o un cable de cobre en aislamiento de barniz como PEL o PEV, que se utilizan para los devanados de transformadores, altavoces, motores, etc. Puede encontrarlo nuevo en bobinas o rebobinar desde los mismos transformadores.

10 matices de la fabricación de electroimanes en palabras simples:

1. El aislamiento a lo largo de toda la longitud del conductor debe ser uniforme e intacto para que no haya fallas entre vueltas.

2. El devanado debe ir en una dirección como en un carrete de hilo, es decir, no puede doblar el cable 180 grados e ir en la dirección opuesta. Esto se debe al hecho de que el campo magnético resultante será igual a la suma algebraica de los campos de cada bobina, si no entra en detalles, las bobinas enrolladas en la dirección opuesta generarán un campo electromagnético de signo opuesto, como resultado del campo se restará y, como resultado, la fuerza del electroimán será menor. y si habrá el mismo número de vueltas en una y otra dirección, el imán no atraerá nada, ya que los campos se suprimen entre sí.

3. La fuerza del electroimán también dependerá de la fuerza actual, y depende del voltaje aplicado a la bobina y su resistencia. La resistencia de la bobina depende de la longitud del cable (cuanto más largo es, mayor es) y su área de sección transversal (cuanto mayor es la sección transversal, menos resistencia) se puede realizar un cálculo aproximado de acuerdo con la fórmula - R = p * L / S

4. Si la corriente es demasiado alta, la bobina se quemará.

5. Con corriente continua: la corriente será mayor que con corriente alterna debido a la influencia de la inductancia de reactancia.

6. Cuando trabaje con corriente alterna: el electroimán zumbará y vibrará, su campo cambiará constantemente de dirección y su fuerza de tracción será menor (dos veces) que cuando trabaja en constante. Al mismo tiempo, el núcleo de las bobinas de corriente alterna está hecho de chapa metálica, reuniéndose, mientras que las placas están aisladas entre sí por barniz o una capa delgada de escamas (óxido), lo que se conoce como mezclas - para reducir pérdidas y corrientes de Foucault.

7. Con la misma fuerza de tracción, un imán eléctrico de corriente alterna pesará el doble y las dimensiones aumentarán en consecuencia.

8. Pero vale la pena considerar que los electroimanes de CA son más rápidos que los imanes de CC.

9. Núcleos de electroimanes de CC

10. Ambos tipos de electroimanes pueden funcionar tanto en corriente directa como en corriente alterna, la única pregunta es qué tipo de energía poseerá, qué pérdidas y calentamiento ocurrirán.

3 ideas para electroimán de herramientas improvisadas en la práctica

Como ya se mencionó, la forma más fácil de hacer un electroimán es usar una varilla de metal y un cable de cobre recogiendo uno y otro para obtener la potencia requerida. La tensión de alimentación de este dispositivo se selecciona empíricamente en función de la resistencia actual y el calentamiento de la estructura. Para mayor comodidad, puede usar un carrete de hilo de plástico o similar, y elegir un núcleo, un perno o un clavo, debajo de su orificio interno.

La segunda opción es usar un electroimán casi listo. Piense en dispositivos de conmutación electromagnética: relés, arrancadores magnéticos y contactores. Para usar con corriente continua y un voltaje de 12V, es conveniente usar una bobina de relés automotrices. Todo lo que necesita hacer es quitar la carcasa, romper los contactos móviles y conectar la alimentación.

Para trabajos de 220 o 380 voltios, es conveniente usar bobinas arrancadores magnéticos y contactoresSe enrollan en un mandril y se pueden quitar fácilmente. Seleccione el núcleo en función del área de la sección transversal del orificio en la bobina.

Por lo tanto, puede encender el imán desde la salida, y es conveniente ajustar su fuerza si usa un reóstato o limita la corriente usando una resistencia potente, por ejemplo, espiral de nicromo.