Kaip namuose pasidaryti elektromagnetą

Solenoidas – dirbtinis magnetas, kuriame atsiranda magnetinis laukas ir yra sukoncentruotas feromagnetiniame šerdyje, kai praeina elektros srovė per jį supančią apviją, t. praleidžiant srovę per ritę, jo viduje esanti šerdis įgyja natūralaus magneto savybes.

Elektromagnetų spektras yra labai platus. Jie naudojami elektrinėse mašinose ir prietaisuose, automatikos įtaisuose, medicinoje, atliekant įvairius mokslinius tyrimus. Dažniausiai elektromagnetai ir solenoidai naudojami tam tikriems mechanizmams judinti, o gamyklose - kroviniams kelti.

Taigi, pavyzdžiui, kėlimo elektromagnetas yra labai patogus, produktyvus ir ekonomiškas mechanizmas: techninės priežiūros personalas neprivalo pritvirtinti ir išlaisvinti gabenamo krovinio. Pakanka įdėti elektromagnetą ant judančios apkrovos ir įjungti elektros srovę elektromagnetų ritėje, o apkrova bus pritraukta prie elektromagnetų, o norint atlaisvinti apkrovą, jums tiesiog reikia išjungti srovę.

Elektromagneto dizainą lengva pakartoti ir jis iš esmės yra ne kas kita, o laidininko šerdis ir ritė. Šiame straipsnyje mes atsakysime į klausimą, kaip padaryti elektromagnetą savo rankomis?

Kaip veikia elektromagnetas (teorija)

Jei per laidininką teka elektros srovė, aplink šį laidininką susidaro magnetinis laukas. Kadangi srovė gali tekėti tik tada, kai grandinė yra uždaryta, laidininkas turėtų būti uždara kilpa, tokia kaip apskritimas, kuri yra paprasčiausia uždara kilpa.

Anksčiau apskritime susuktas laidininkas dažnai buvo naudojamas stebėti srovės poveikį magnetinei adatai, esančiai jos centre. Tokiu atveju rodyklė yra vienodais atstumais nuo visų laidininko dalių, todėl lengviau pastebėti srovės poveikį magnetui.

Norint sustiprinti elektrinės srovės poveikį magnetui, pirmiausia galima padidinti srovę. Tačiau jei jūs einate aplink laidininką, per kurį tam tikra srovė du kartus teka aplink grandinę, kurią jis apima, tada srovės poveikis magnetui padidės dvigubai.

Taigi šį veiksmą galima daug kartų padidinti, suapvalinant laidininką atitinkamą kartų skaičių aplink nurodytą grandinę. Gautas laidus kūnas, susidedantis iš atskirų posūkių, kurių skaičius gali būti savavališkas, vadinamas ritė.

Prisiminkite mokyklinės fizikos kursą, būtent, kai per laidininką teka elektros srovė atsiranda magnetinis laukas. Jei laidininkas susukamas į ritę, susidaro visų posūkių magnetinės indukcijos linijos, o gaunamas magnetinis laukas bus stipresnis nei vieno laidininko.

Elektros srovės sukuriamas magnetinis laukas iš esmės neturi reikšmingų skirtumų, palyginti su magnetiniu lauku, jei grįžtame prie elektromagnetų, tada jo sukibimo jėgos formulė atrodo taip:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

čia F yra traukos jėga, kg (jėga taip pat matuojama niutonais, 1 kg = 9,81 N arba 1 N = 0,102 kg); B - indukcija, T; S yra elektromagneto skerspjūvio plotas, m2.

Tai yra, elektromagneto traukos jėga priklauso nuo magnetinės indukcijos, atsižvelkite į jos formulę:

Čia U0 yra magnetinė konstanta (12,5 * 107 Gn / m), U yra terpės magnetinis pralaidumas, N / L - apsisukimų skaičius solenoido ilgio vienete, I - srovės stipris.

Darytina išvada, kad jėga, kuria magnetas kažką traukia, priklauso nuo srovės stiprio, apsisukimų skaičiaus ir terpės magnetinio pralaidumo. Jei ritėje nėra šerdies, terpė yra oras.

Žemiau yra skirtingų terpių santykinio magnetinio pralaidumo lentelė. Matome, kad ore jis yra 1, o kitose medžiagose jis yra dešimtis ar net šimtus kartų didesnis.

Elektrotechnikoje šerdims naudojamas specialus metalas, jis dažnai vadinamas elektriniu arba transformatoriniu plienu. Trečioje lentelės eilutėje yra užrašas „Geležis su siliciu“, kuriame santykinis magnetinis pralaidumas yra 7 * 103 arba 7000 GN / m.

Tai yra vidutinė transformatoriaus plieno vertė. Jis skiriasi nuo įprasto tik tuo pačiu silicio kiekiu. Praktiškai jo santykinis magnetinis pralaidumas priklauso nuo taikomo lauko, tačiau mes nesigilinsime į detales. Kas suteikia ritės šerdį? Elektrinio plieno šerdis padidins ritės magnetinį lauką maždaug 7000–7500 kartų!

Viskas, ko jums reikia atsiminti, kad viskas priklauso nuo ritės viduje esančios šerdies magnetinė indukcija, ir nuo jo priklauso jėga, kuria elektromagnetas imsis.

Praktika

Vienas iš populiariausių eksperimentų, atliktų siekiant parodyti magnetinio lauko atsiradimą aplink laidininką, yra patirtis su metalo drožlėmis. Laidininkas yra padengtas popieriaus lakštu ir ant jo pilamos magnetinės drožlės, tada per laidininką praleidžiama elektros srovė, o mikroschema kažkaip keičia savo padėtį lape. Tai beveik elektromagnetas.

Bet elektromagnetui nepakanka tiesiog pritraukti metalo drožlių. Todėl būtina jį sustiprinti, remiantis tuo, kas išdėstyta pirmiau - ant metalinės šerdies reikia padaryti ritės žaizdą. Paprasčiausias pavyzdys būtų izoliuota varinė viela, apvyniota aplink vinį ar varžtą.

Toks elektromagnetas sugeba pritraukti įvairius kaiščius, skrepi ir panašius dalykus.

Kaip laidą galite naudoti bet kurią vielą iš PVC ar kitos izoliacijos, arba varinę vielą lako izoliacijai, pavyzdžiui, PEL ar PEV, kurie naudojami transformatorių, garsiakalbių, variklių ir kt. Apvijoms. Tai galite rasti naujai ritėse arba atsukti iš tų pačių transformatorių.

10 elektromagnetų gamybos niuansų paprastais žodžiais:

1. Izoliacija per visą laidininko ilgį turi būti vienoda ir nepažeista, kad nebūtų apsisukimų gedimų.

2. Apvija turi vykti viena kryptimi, kaip ir ant sriegio ritės, tai yra, jūs negalite sulenkti vielos 180 laipsnių ir eiti priešinga kryptimi. Taip yra dėl to, kad susidaręs magnetinis laukas bus lygus kiekvienos ritės laukų algebrinei sumai, jei nesigilinsite į detales, tada priešinga kryptimi suvyniotos ritės sukurs priešingo ženklo elektromagnetinį lauką, nes laukas bus atimtas ir dėl to elektromagnetų jėga bus mažesnė. ir jei bus tas pats posūkių skaičius viena ir kita kryptimi, magnetas visai nieko nepritrauks, nes laukai slopina vienas kitą.

3. Elektromagneto stiprumas taip pat priklausys nuo srovės stiprio, be to, jis priklauso nuo ritės veikiamos įtampos ir jos varžos. Ritės atsparumas priklauso nuo vielos ilgio (kuo ji ilgesnė, tuo didesnė ji) ir jo skerspjūvio ploto (kuo didesnis skerspjūvis, tuo mažesnis pasipriešinimas), apytikslį skaičiavimą galima atlikti pagal formulę - R = p * L / S

4. Jei srovė per didelė, ritė sudegs.

5. Esant nuolatinėms srovėms - dėl reaktyviojo induktyvumo įtakos srovė bus didesnė nei kintama srovė.

6. Kai dirbate su kintama srove - elektromagnetas švilps ir keiksnos, jo laukas nuolat keis kryptį, o jo traukos jėga bus mažesnė (du kartus) nei dirbant nuolat. Tuo pačiu metu kintamos srovės ritinių šerdis yra pagaminta iš lakštinio metalo, susikaupusio, o plokštės yra izoliuojamos viena nuo kitos laku arba plonu masto (oksido) sluoksniu, vadinamuoju mišiniai - siekiant sumažinti nuostolius ir Foucault sroves.

7. Esant tokiai pačiai traukos jėgai, kintamosios srovės elektrinis magnetas svers dvigubai daugiau, o matmenys atitinkamai padidės.

8. Tačiau verta manyti, kad kintamosios srovės elektromagnetai yra greitesni nei nuolatinės srovės magnetai.

9. Nuolatinių elektromagnetų šerdys

10. Abiejų tipų elektromagnetai gali veikti tiek nuolatinėje, tiek kintamojoje srovėje, tik klausimas, kokią galią jis turės, kokie nuostoliai ir šildymas atsiras.

3 idėjos, susijusios su elektromagnetų naudojimu iš improvizuotų įrankių

Kaip jau minėta, lengviausias būdas pagaminti elektromagnetą yra metalinis strypas ir varinė viela, pasiimant vieną ir kitą reikiamą galią. Šio prietaiso maitinimo įtampa pasirenkama empiriškai, atsižvelgiant į srovės stiprį ir konstrukcijos šildymą. Patogumui galite naudoti plastikinį sriegio ritę ar pan., O po jo vidine anga pasirinkti šerdį - varžtą ar vinį.

Antrasis variantas yra naudoti beveik paruoštą elektromagnetą. Pagalvokite apie elektromagnetinius perjungimo įtaisus - reles, magnetinius starterius ir kontaktorius. Norint naudoti nuolatinę srovę ir 12 V įtampą, patogu naudoti ritę iš automobilių relių. Viskas, ką jums reikia padaryti, tai pašalinti korpusą, sulaužyti kilnojamuosius kontaktus ir prijungti maitinimą.

Dirbant nuo 220 ar 380 voltų, patogu naudoti ritinius magnetiniai starteriai ir kontaktoriaiJie yra suvynioti ant šerdies ir gali būti lengvai nuimami. Pasirinkite šerdį pagal ritės skylės skerspjūvio plotą.

Taigi galite įjungti magnetą iš išleidimo angos, ir patogu reguliuoti jo stiprumą, jei naudojate reostatą arba ribojate srovę naudodami galingą varžą, pvz. nichromo spiralė.