Sådan fremstilles en elektromagnet derhjemme

elektromagnet – en kunstig magnet, hvori et magnetfelt opstår og er koncentreret i den ferromagnetiske kerne som et resultat af passage af en elektrisk strøm gennem viklingen, der omgiver den, dvs. når strømmen føres gennem spolen, får kernen, der er placeret inde i den, en egenskab ved en naturlig magnet.

Omfanget af elektromagneter er meget omfattende. De bruges i elektriske maskiner og enheder, i automatiseringsenheder, i medicin, i forskellige former for videnskabelig forskning. Oftest bruges elektromagneter og solenoider til at flytte en slags mekanismer og i fabrikker til løft af belastninger.

Så for eksempel er løfteelektromagneten en meget praktisk, produktiv og økonomisk mekanisme: vedligeholdelsespersonale er ikke påkrævet for at sikre og frigive den transporterede last. Det er nok at sætte en elektromagnet på den transporterede belastning og tænde for den elektriske strøm i spolen på elektromagneten, og belastningen vil blive tiltrukket af elektromagneten, og for at frigøre den fra belastningen, skal du bare slukke for strømmen.

Elektromagnetens design er let at gentage og er i det væsentlige intet andet end lederens spole. I denne artikel vil vi svare på spørgsmålet om, hvordan man fremstiller en elektromagnet med egne hænder?

Hvordan fungerer en elektromagnet (teori)

Hvis der strømmer en elektrisk strøm gennem lederen, genereres et magnetfelt omkring denne leder. Da strøm kun kan strømme, når kredsløbet er lukket, skal lederen være en lukket sløjfe, såsom en cirkel, som er den enkleste lukkede sløjfe.

Tidligere blev en leder, der rulles op i en cirkel, ofte brugt til at observere strømmen på en magnetisk nål placeret i dens centrum. I dette tilfælde er pilen i lige stor afstand fra alle dele af lederen, hvilket gør det lettere at observere effekten af ​​strøm på magneten.

For at øge effekten af ​​en elektrisk strøm på en magnet er det først muligt at øge strømmen. Hvis du imidlertid går rundt i lederen, gennem hvilken nogle strøm strømmer to gange rundt om det kredsløb, den dækker, fordobles effekten af ​​strømmen på magneten.

Således kan denne handling øges mange gange ved at runde lederen et passende antal gange rundt om et givet kredsløb. Det resulterende ledende legeme, der består af individuelle vendinger, hvis antal kan være vilkårligt, kaldes en spole.

Husk skolefysikens forløb, nemlig at når en elektrisk strøm strømmer gennem en leder magnetfelt forekommer. Hvis lederen rulles ind i en spole, dannes linierne med magnetisk induktion af alle svingene, og det resulterende magnetiske felt vil være stærkere end for en enkelt leder.

Det magnetiske felt, der genereres af en elektrisk strøm, har i princippet ingen signifikante forskelle sammenlignet med et magnetfelt, hvis vi vender tilbage til elektromagneter, ser formlen for dens trækkraft sådan ud:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

hvor F er trækkraft, kg (kraft måles også i Newton, 1 kg = 9,81 N eller 1 N = 0,102 kg); B - induktion, T; S er tværsnitsområdet for elektromagneten, m2.

Det vil sige, trækkraften for en elektromagnet afhænger af magnetisk induktion, overvej dens formel:

Her er U0 magnetisk konstant (12,5 * 107 Gn / m), U er magnetens permeabilitet for mediet, N / L er antallet af drejninger pr.

Det følger heraf, at den kraft, som magneten tiltrækker noget, afhænger af strømstyrken, antallet af sving og mediets magnetiske permeabilitet. Hvis der ikke er nogen kerne i spolen, er mediet luft.

Nedenfor er en tabel med relative magnetiske permeabiliteter for forskellige medier. Vi ser, at det i luft er 1, mens det i andre materialer er titusinder eller endda hundreder af gange mere.

I elektroteknik bruges et specielt metal til kerner, det kaldes ofte elektrisk stål eller transformerstål. I den tredje række i tabellen ser du "Jern med silicium", hvor den relative magnetiske permeabilitet er 7 * 103 eller 7000 GN / m.

Dette er gennemsnitsværdien for transformerstål. Det adskiller sig fra det sædvanlige lige det samme siliciumindhold. I praksis afhænger dens relative magnetiske permeabilitet af det anvendte felt, men vi vil ikke gå nærmere ind på. Hvad giver kernen i spolen? Kernen i elektrisk stål forbedrer spolens magnetfelt ca. 7000-7500 gange!

Alt hvad du skal huske at starte med er, at det afhænger af kernematerialet inde i spolen magnetisk induktion, og den kraft, som elektromagneten trækker med, afhænger af den.

praksis

En af de mest populære eksperimenter, der udføres for at demonstrere forekomsten af ​​et magnetfelt omkring en leder, er oplevelsen med metalflis. Lederen er dækket med et ark papir, og magnetiske chips hældes på den, derefter føres en elektrisk strøm gennem lederen, og chippen ændrer sin position på en eller anden måde på arket. Dette er næsten en elektromagnet.

Men for en elektromagnet er det ikke nok at tiltrække metalflis. Derfor er det nødvendigt at styrke det, baseret på det foregående - du er nødt til at lave et spiral viklet på en metalkerne. Det enkleste eksempel ville være en isoleret kobbertråd viklet omkring en søm eller bolt.

En sådan elektromagnet er i stand til at tiltrække forskellige stifter, scrapie og lignende.

Som ledning kan du enten bruge enhver tråd i PVC eller anden isolering eller en kobbertråd i lakisolering af typen PEL eller PEV, der bruges til vikling af transformere, højttalere, motorer osv. Du kan finde det enten nyt i spoler eller spole tilbage fra de samme transformatorer.

10 Nuancer ved fremstilling af elektromagneter i enkle ord:

1. Isoleringen langs lederens længde skal være ensartet og intakt, så der ikke er nogen inter-turn fejl.

2. Opviklingen skal gå i en retning som på en trådrulle, dvs. at du ikke kan bøje ledningen 180 grader og gå i den modsatte retning. Dette skyldes det faktum, at det resulterende magnetfelt vil være lig med den algebraiske sum af felterne i hver drejning, hvis du ikke går ind på detaljer, vil svingene, der vikles i den modsatte retning, generere et elektromagnetisk felt med modsat tegn, som et resultat af feltet vil blive subtraheret og som et resultat vil styrken af ​​elektromagneten være mindre og hvis der vil være det samme antal omdrejninger i den ene og den anden retning, vil magneten ikke tiltrække noget overhovedet, da felterne undertrykker hinanden.

3. Elektromagnetens styrke afhænger også af strømstyrken, og det afhænger af spændingen, der påføres spolen og dens modstand. Spolens modstand afhænger af ledningens længde (jo længere den er, jo større er den) og dens tværsnitsareal (jo større tværsnit, jo mindre modstand). En omtrentlig beregning kan udføres efter formlen - R = p * L / S

4. Hvis strømmen er for høj, vil spolen brænde.

5. Med jævnstrøm - strømmen vil være større end med vekselstrøm på grund af påvirkningen af ​​reaktansinduktans.

6. Når man arbejder på vekselstrøm - elektromagneten brummer og skramler, dens felt ændrer konstant retning, og dens trækkraft er mindre (to gange) end ved konstant spænding. I dette tilfælde er kernen til vekslende strømspoler lavet af plademetal, der samles, mens pladerne isoleres fra hinanden ved lak eller et tyndt lag af skala (oxid), det såkaldte blandinger - for at reducere tab og Foucault strømme.

7. Med den samme trækkraft vil en vekselstrøm elektrisk magnet veje dobbelt så meget, og dimensionerne vil stige tilsvarende.

8. Men det er værd at overveje, at AC-elektromagneter er hurtigere end DC-magneter.

9. Kerner af DC-elektromagneter

10. Begge typer elektromagneter kan arbejde både på jævnstrøm og på vekselstrøm, det eneste spørgsmål er, hvilken type strøm den vil have, hvilke tab og opvarmning der vil opstå.

3 ideer til elektromagnet fra improviserede værktøjer i praksis

Som allerede nævnt er den nemmeste måde at fremstille en elektromagnet ved at bruge en metalstang og en kobbertråd ved at afhente det ene og det andet for den krævede effekt. Denne enheds forsyningsspænding vælges empirisk baseret på strømstyrken og opvarmningen af ​​strukturen. For nemheds skyld kan du bruge en plastikspole af tråd eller lignende, og vælg en kerne - en bolt eller en søm under dets indre hul.

Den anden mulighed er at bruge en næsten færdiglavet elektromagnet. Tænk på elektromagnetiske skifteanordninger - relæer, magnetstartere og kontaktorer. Til brug på jævnstrøm og en spænding på 12V er det praktisk at bruge en spole fra bilrelæer. Alt hvad du skal gøre er at fjerne sagen, bryde de bevægelige kontakter og tilslutte strømmen.

Ved arbejde fra 220 eller 380 volt er det praktisk at bruge spoler magnetiske starter og kontaktorerDe vikles på en dorn og kan let fjernes. Vælg kernen baseret på tværsnitsarealet af hullet i spolen.

Så du kan tænde magneten fra stikkontakten, og det er praktisk at justere dens styrke, hvis du bruger en rheostat eller begrænser strømmen ved hjælp af en kraftig modstand, f.eks. nichrome spiral.