Jak zrobić elektromagnes w domu

Elektrozawór – sztuczny magnes, w którym pole magnetyczne powstaje i koncentruje się w rdzeniu ferromagnetycznym w wyniku przejścia prądu elektrycznego przez otaczające go uzwojenie, tj. podczas przepływu prądu przez cewkę umieszczony w niej rdzeń nabiera właściwości magnesu naturalnego.

Zakres elektromagnesów jest bardzo szeroki. Są stosowane w maszynach i urządzeniach elektrycznych, w urządzeniach automatyki, w medycynie, w różnego rodzaju badaniach naukowych. Najczęściej elektromagnesy i elektromagnesy są używane do poruszania pewnego rodzaju mechanizmów, aw fabrykach do podnoszenia ładunków.

Na przykład elektromagnes podnoszący jest bardzo wygodnym, produktywnym i ekonomicznym mechanizmem: personel konserwacyjny nie jest zobowiązany do zabezpieczenia i zwolnienia transportowanego ładunku. Wystarczy umieścić elektromagnes na przewożonym ładunku i włączyć prąd elektryczny w cewce elektromagnesu, a ładunek zostanie przyciągnięty do elektromagnesu, a aby uwolnić go od obciążenia, wystarczy wyłączyć prąd.

Konstrukcja elektromagnesu jest łatwa do powtórzenia i zasadniczo jest niczym innym jak rdzeniem i cewką przewodnika. W tym artykule odpowiemy na pytanie, jak zrobić elektromagnes własnymi rękami?

Jak działa elektromagnes (teoria)

Jeśli przez przewodnik przepływa prąd elektryczny, wokół tego przewodnika generowane jest pole magnetyczne. Ponieważ prąd może płynąć tylko wtedy, gdy obwód jest zamknięty, przewodnik powinien być zamkniętą pętlą, taką jak okrąg, który jest najprostszą zamkniętą pętlą.

Wcześniej przewodnik zwinięty w okrąg był często używany do obserwowania działania prądu na igłę magnetyczną umieszczoną w jego środku. W takim przypadku strzałka znajduje się w równej odległości od wszystkich części przewodnika, co ułatwia obserwowanie wpływu prądu na magnes.

Aby wzmocnić wpływ prądu elektrycznego na magnes, najpierw można zwiększyć prąd. Jeśli jednak obejdziesz przewodnik, przez który część prądu przepływa dwukrotnie wokół obwodu, który obejmuje, wówczas wpływ prądu na magnes podwoi się.

Zatem działanie to można zwiększyć wiele razy, zaokrąglając przewodnik odpowiednią liczbę razy wokół danego obwodu. Powstały element przewodzący, składający się z pojedynczych zwojów, których liczba może być dowolna, nazywa się cewką.

Przypomnijmy przebieg fizyki szkolnej, a mianowicie, że gdy prąd elektryczny przepływa przez przewodnik powstaje pole magnetyczne. Jeśli przewodnik zostanie zwinięty w cewkę, powstają linie indukcji magnetycznej wszystkich zwojów, a powstałe pole magnetyczne będzie silniejsze niż dla jednego przewodnika.

Pole magnetyczne generowane przez prąd elektryczny w zasadzie nie ma znaczących różnic w porównaniu z polem magnetycznym, jeśli wrócimy do elektromagnesów, wówczas wzór na jego siłę trakcyjną wygląda następująco:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

gdzie F jest siłą pociągową, kg (siła jest również mierzona w niutonach, 1 kg = 9,81 N lub 1 N = 0,102 kg); B - indukcja, T; S to powierzchnia przekroju elektromagnesu, m2.

Oznacza to, że siła pociągowa elektromagnesu zależy od indukcji magnetycznej, rozważ jego wzór:

Tutaj U0 to stała magnetyczna (12,5 * 107 Gn / m), U to magnetyczna przepuszczalność ośrodka, N / L to liczba zwojów na jednostkę długości elektromagnesu, I to siła prądu.

Wynika z tego, że siła, z jaką magnes przyciąga coś, zależy od siły prądu, liczby zwojów i przenikalności magnetycznej ośrodka. Jeśli w cewce nie ma rdzenia, medium jest powietrze.

Poniżej znajduje się tabela względnych przenikalności magnetycznych dla różnych mediów. Widzimy, że w powietrzu jest to 1, podczas gdy w innych materiałach jest to dziesiątki, a nawet setki razy więcej.

W elektrotechnice specjalny rdzeń jest stosowany do rdzeni, często nazywany stalą elektryczną lub stalą transformatorową. W trzecim rzędzie tabeli widać „Żelazo z krzemem”, w którym względna przenikalność magnetyczna wynosi 7 * 103 lub 7000 GN / m.

Jest to średnia wartość dla stali transformatorowej. Różni się od zwykłej tej samej zawartości krzemu. W praktyce jego względna przenikalność magnetyczna zależy od zastosowanego pola, ale nie zajmiemy się szczegółami. Co daje rdzeń w cewce? Rdzeń ze stali elektrycznej zwiększy pole magnetyczne cewki około 7000-7500 razy!

Na początek musisz tylko pamiętać, że zależy to od materiału rdzenia wewnątrz cewki indukcja magnetyczna, a siła, z jaką przyciąga elektromagnes, zależy od niego.

Ćwicz

Jednym z najbardziej popularnych eksperymentów przeprowadzanych w celu wykazania występowania pola magnetycznego wokół przewodnika jest doświadczenie z metalowymi wiórami. Przewodnik jest przykryty arkuszem papieru i wylewa się na niego chipy magnetyczne, następnie prąd przepływa przez przewodnik, a chip w jakiś sposób zmienia swoje położenie na arkuszu. To prawie elektromagnes.

Ale w przypadku elektromagnesu samo przyciąganie metalowych wiórów nie wystarczy. Dlatego konieczne jest wzmocnienie go, w oparciu o powyższe - musisz zrobić cewkę nawiniętą na metalowy rdzeń. Najprostszym przykładem może być izolowany drut miedziany owinięty wokół gwoździa lub śruby.

Taki elektromagnes może przyciągać różne szpilki, trzęsawkę i tym podobne.

Jako drut można użyć dowolnego drutu w izolacji PVC lub innej, lub drutu miedzianego w izolacji lakierniczej typu PEL lub PEV, które są używane do uzwojeń transformatorów, głośników, silników itp. Możesz go znaleźć albo w cewkach, albo przewinąć z tych samych transformatorów.

10 niuansów wytwarzania elektromagnesów w prostych słowach:

1. Izolacja na całej długości przewodu musi być jednolita i nienaruszona, aby nie występowały uszkodzenia międzyzwojowe.

2. Uzwojenie powinno iść w jednym kierunku, jak na szpuli nici, to znaczy nie można zgiąć drutu o 180 stopni i iść w przeciwnym kierunku. Wynika to z faktu, że powstałe pole magnetyczne będzie równe algebraicznej sumie pól każdego zwoju, jeśli nie wejdziesz w szczegóły, wówczas zwoje nawinięte w przeciwnym kierunku wygenerują pole elektromagnetyczne o przeciwnym znaku, w wyniku czego pole zostanie odjęte, w wyniku czego siła elektromagnesu będzie mniejsza a jeśli będzie ta sama liczba zwojów w jednym i drugim kierunku, magnes w ogóle niczego nie przyciągnie, ponieważ pola wzajemnie się tłumią.

3. Siła elektromagnesu będzie również zależeć od siły prądu i zależy od napięcia przyłożonego do cewki i jej rezystancji. Rezystancja cewki zależy od długości drutu (im dłuższy, tym większy) i jego pola przekroju (im większy przekrój, tym mniejszy opór), można wykonać przybliżone obliczenie ze wzoru - R = p * L / S

4. Jeśli prąd jest zbyt wysoki, cewka się pali.

5. Z prądem stałym - prąd będzie większy niż z prądem przemiennym ze względu na wpływ indukcyjności reaktancyjnej.

6. Podczas pracy na prądzie przemiennym - elektromagnes będzie brzęczeć i grzechotać, jego pole będzie stale zmieniać kierunek, a jego siła pociągowa będzie mniejsza (dwukrotnie) niż podczas pracy na stałym. Jednocześnie rdzeń cewek prądu przemiennego jest wykonany z blachy zbierającej się razem, podczas gdy płyty są izolowane od siebie lakierem lub cienką warstwą kamienia (tlenku), tzw. mieszanki - w celu zmniejszenia strat i prądów Foucaulta.

7. Przy tej samej sile trakcyjnej magnes elektryczny na prąd przemienny będzie ważył dwa razy więcej, a wymiary odpowiednio wzrosną.

8. Warto jednak wziąć pod uwagę, że elektromagnesy prądu przemiennego są szybsze niż magnesy prądu stałego.

9. Rdzenie elektromagnesów prądu stałego

10. Oba typy elektromagnesów mogą działać zarówno na prąd stały, jak i na prąd przemienny. Jedyne pytanie dotyczy tego, jaką moc będzie posiadać, jakie straty i nagrzewanie wystąpią.

3 pomysły na elektromagnes z improwizowanych narzędzi w praktyce

Jak już wspomniano, najłatwiejszym sposobem na wykonanie elektromagnesu jest użycie metalowego pręta i drutu miedzianego poprzez podniesienie jednego i drugiego dla uzyskania wymaganej mocy. Napięcie zasilania tego urządzenia dobierane jest empirycznie na podstawie siły prądu i nagrzewania konstrukcji. Dla wygody możesz użyć plastikowej szpuli nici lub podobnej, a pod jej wewnętrznym otworem wybierz rdzeń - śrubę lub gwóźdź.

Drugą opcją jest użycie prawie gotowego elektromagnesu. Pomyśl o elektromagnetycznych urządzeniach przełączających - przekaźnikach, rozrusznikach magnetycznych i stycznikach. Do użytku z prądem stałym i napięciem 12 V wygodnie jest użyć cewki z przekaźników samochodowych. Wystarczy zdjąć obudowę, zerwać ruchome kontakty i podłączyć zasilanie.

Do pracy od 220 lub 380 woltów wygodnie jest używać cewek rozruszniki i styczniki magnetyczneSą one uzwojone na trzpieniu i można je łatwo usunąć. Wybierz rdzeń na podstawie pola przekroju otworu w cewce.

Możesz więc włączyć magnes z gniazda, a wygodnie jest wyregulować jego siłę, jeśli używasz reostatu lub ograniczasz prąd za pomocą silnego oporu, na przykład spirala nichromowa.