Hogyan készítsünk elektromágnest otthon?

elektromágnes – egy mesterséges mágnes, amelyben egy mágneses mező keletkezik, és amely a ferromágneses magban koncentrálódik, mivel egy elektromos áram áthalad a körülvevő tekercsen, azaz amikor áramot hajtanak át a tekercsen, a belsejébe helyezett mag megkapja a természetes mágnes tulajdonságait.

Az elektromágnesek köre nagyon széles. Elektromos gépekben és készülékekben, automatizálási eszközökben, orvostudományban és különféle tudományos kutatásokban használják őket. Leggyakrabban az elektromágneseket és a mágnesszelepeket valamilyen mechanizmus mozgatására, valamint a gyárakban a rakomány emelésére használják.

Tehát például az emelő elektromágnes egy nagyon kényelmes, eredményes és gazdaságos mechanizmus: a karbantartó személyzetnek nincs szüksége a szállított rakomány rögzítésére és elengedésére. Elegendő, ha egy elektromágnest feltesz a szállított rakományra, és bekapcsolja az elektromos áramot az elektromágnes tekercsében, a teher vonzza az elektromágnest, és hogy megszabaduljon a terheléstől, csak ki kell kapcsolnia az áramot.

Az elektromágnes kialakítását könnyű megismételni, és lényegében nem más, mint a vezető magja és tekercse. Ebben a cikkben megválaszoljuk azt a kérdést, hogyan lehet elektromágnest saját kezűleg készíteni?

Hogyan működik egy elektromágnes (elmélet)

Ha elektromos áram áramlik át a vezetéken, mágneses mező jön létre a vezető körül. Mivel az áram csak akkor áramlik, amikor az áramkört lezárják, a vezetőnek zárt huroknak, például körnek kell lennie, amely a legegyszerűbb zárt hurok.

Korábban egy körben felcsavart vezetőt gyakran használtak az áramlás megfigyelésére a közepén elhelyezkedő mágneses tűn. Ebben az esetben a nyíl azonos távolságban van a vezető minden részétől, megkönnyítve ezzel az áram mágnesre gyakorolt ​​hatásának megfigyelését.

Annak érdekében, hogy fokozza az elektromos áram mágnesre gyakorolt ​​hatását, először meg lehet növelni az áramot. Ha azonban egy olyan vezetõn megy keresztül, amelyen keresztül valamilyen áram kétszer áramlik az általuk lefedett áramkör körül, akkor az áram mágnesre gyakorolt ​​hatása megduplázódik.

Így ezt a műveletet sokszorosíthatjuk úgy, hogy a vezetőt megfelelő számú kerekítéssel megkapjuk egy adott áramkör körül. Az így létrejövő vezető testet, amely egyéni fordulatokból áll, amelyek száma tetszőleges lehet, tekercsnek nevezzük.

Emlékezzünk az iskolai fizika folyamára, nevezetesen arra, hogy amikor egy elektromos áram átvezet egy vezetéken mágneses mező fordul elő. Ha a vezetőt tekercsbe gördítik, akkor az összes fordulás mágneses indukciójának vonalai alakulnak ki, és a kapott mágneses mező erősebb lesz, mint egyetlen vezetőnél.

Az elektromos áram által generált mágneses mező elvileg nincs jelentős különbség a mágneses mezőhöz képest, ha visszatérünk az elektromágnesekhez, akkor a vonóerő képlete így néz ki:

F = 40550 ° B²∙ S,

ahol F a vonóerő, kg (az erőt Newtonban is mérjük, 1 kg = 9,81 N vagy 1 N = 0,102 kg); B - indukció, T; S az elektromágnes keresztmetszeti területe, m2.

Vagyis az elektromágnesek vonóereje a mágneses indukciótól függ, vegye figyelembe a képletet:

Itt U0 a mágneses állandó (12,5 * 107 Gn / m), U a közeg mágneses permeabilitása, N / L a mágnesszelep hosszánkénti fordulatok száma, I az áramszilárdság.

Ebből következik, hogy az erő, amellyel a mágnes valami vonzza, az áram erősségétől, a fordulások számától és a közeg mágneses permeabilitásától függ. Ha a tekercsben nincs mag, akkor a közeg levegő.

Az alábbiakban egy táblázat látható a különféle közegek relatív mágneses permeabilitásáról. Látjuk, hogy a levegőben ez 1, míg más anyagokban tíz vagy akár százszor is több.

Az elektrotechnikában egy speciális fémet használnak a magokhoz, gyakran elektromos vagy transzformátor acélnak hívják. A táblázat harmadik sorában a "Szilikonos vas" felirat látható, amelyben a relatív mágneses permeabilitás 7 * 103 vagy 7000 GN / m.

Ez a transzformátor acél átlagértéke. Ez eltér a szokásosól, ugyanolyan szilíciumtartalommal. A gyakorlatban annak relatív mágneses permeabilitása az alkalmazott tértől függ, de a részletekbe nem megyünk. Mi adja a magot a tekercsben? Az elektromos acél magja körülbelül 7000-7500-szor növeli a tekercs mágneses mezőjét!

Csak annyit kell tudnia, hogy kezdeni kell, hogy ez függ a tekercs belsejében lévő anyagtól mágneses indukció, és attól függ az erő, amellyel az elektromágnes húzza.

gyakorlat

Az egyik legnépszerűbb kísérlet, amelyet a vezető körüli mágneses mező előfordulásának bizonyítására végeznek, a fémforgácsokkal kapcsolatos tapasztalatok. A vezetőt papírlapokkal borítják, és rá mágneses forgácsot öntenek rá, majd egy villamos áramot vezetnek át a vezetéken, és a chip a helyzetét valahogy megváltoztatja a lapon. Ez szinte egy elektromágnes.

Az elektromágnesekhez azonban nem elég a fémforgács egyszerű vonzása. Ezért a fentiek alapján meg kell erősíteni - tekercselést kell készíteni egy fémmagra. A legegyszerűbb példa egy szigetelt vagy csavar körüli szigetelt rézhuzal.

Egy ilyen elektromágnes képes különböző csapok, scrapie és hasonlók vonzására.

Vezetékként használhat bármilyen PVC-t vagy egyéb szigetelést vagy rézhuzalot PEL vagy PEV típusú lakkszigeteléshez, amelyeket transzformátorok, hangszórók, motorok stb. Tekercselésére használnak. Megtalálhatja akár tekercsekben, akár ugyanazon transzformátorok visszatekerésében.

10 elektromos mágnes gyártása, egyszerű szavakkal:

1. A szigetelésnek a vezető teljes hossza mentén egységesnek és épnek kell lennie, hogy ne forduljon elő hibák.

2. A tekercselésnek egy irányba kell mennie, mint a menettekercsen, azaz nem hajlíthatja meg a huzalt 180 fokkal, és ellentétes irányba mehet. Ennek oka az a tény, hogy a kapott mágneses mező egyenlő lesz az egyes fordulók mezőinek algebrai összegével, ha nem megy részletekbe, akkor az ellenkező irányba forduló fordulatok ellentétes jelű elektromágneses mezőt generálnak, mivel a mező eredményeként kivonódnak, és ennek eredményeként az elektromágnes erőssége kevesebb lesz. és ha azonos számú fordulat lesz egy és a másik irányba, akkor a mágnes egyáltalán nem vonzza semmit, mivel a mezők elnyomják egymást.

3. Az elektromágnes erőssége az áram erősségétől is függ, és függ a tekercs feszültségétől és annak ellenállásától. A tekercs ellenállása függ a huzal hosszától (minél hosszabb, annál nagyobb) és keresztmetszetétől (minél nagyobb a keresztmetszete, annál kevesebb az ellenállás), a következő képlet szerint hozzávetőleges számítást végezhetünk - R = p * L / S

4. Ha az áram túl magas, a tekercs égni fog.

5. Egyenárammal - az áram nagyobb lesz, mint a váltakozó árammal, a reaktancia induktivitásának hatása miatt.

6. Váltakozó árammal történő munkavégzéskor - az elektromágnes zümmögni és csörögni fog, a mező folyamatosan megváltoztatja az irányt, és vonóereje kevesebb (kétszer) kevesebb, mint állandó feszültséggel történő munkavégzésnél. Ebben az esetben a váltakozó áramú tekercsek magja fémlemezből készül, amely összegyűlik, miközben a lemezeket lakkkal vagy egy vékony léptékű (oxid) réteggel, az ún. keverékek - a veszteségek és a Foucault-áramok csökkentése érdekében.

7. Ugyanazon vonóerő mellett a váltakozó áramú elektromágnes kétszer annyit súlyoz, és a méretek ennek megfelelően növekednek.

8. De érdemes figyelembe venni, hogy az AC elektromágnesek gyorsabbak, mint az DC mágnesek.

9. DC elektromágnesek magjai

10. Az elektromágnesek mindkét típusa képes működni mind egyen-, mind váltakozó áramon, csak az a kérdés, hogy milyen teljesítményű lesz, milyen veszteségeket és melegítést okoz.

3 ötlet az elektromágnesek számára a rögtönzött eszközökből a gyakorlatban

Mint már említettem, az elektromágnes elkészítésének legegyszerűbb módja egy fém rúd és egy rézhuzal használata, az egyik és a másik felvételével a szükséges energiáért. Ennek a készüléknek a tápfeszültségét empirikusan választják ki a szerkezet áramszilárdsága és melegítése alapján. A kényelem érdekében műanyag menetes orsót vagy hasonlót használhat, és a belső lyuk alatt válasszon egy magot - egy csavart vagy egy szöget.

A második lehetőség egy majdnem kész elektromágnes használata. Gondoljon az elektromágneses kapcsolókra - relékre, mágneses indítókra és kontaktorokra. Egyenáramra és 12 V feszültségre történő felhasználáshoz kényelmes az autós relékből származó tekercs használata. Csak annyit kell tennie, hogy le kell vennie a burkolatot, törje meg a mozgatható érintkezőket és csatlakoztassa az áramellátást.

220 vagy 380 V feszültségű munkavégzéshez kényelmes a tekercsek használata mágneses indítók és kontaktorokEzek egy tüskén vannak feltekerve és könnyen eltávolíthatók. Válassza ki a magot a tekercsben lévő furat keresztmetszeti területe alapján.

Tehát bekapcsolhatja a mágnest a kimenetről, és kényelmes beállítani az erősségét, ha reostattát használ, vagy például egy erős ellenállás segítségével korlátozza az áramot, nikróm spirál.