Jak vyrobit elektromagnet doma

Solenoid – umělý magnet, ve kterém vzniká magnetické pole a je koncentrováno ve feromagnetickém jádru v důsledku průchodu elektrického proudu skrz vinutí, které je obklopuje, tj. když prochází proud cívkou, jádro umístěné uvnitř získává vlastnosti přírodního magnetu.

Rozsah elektromagnetů je velmi rozsáhlý. Používají se v elektrických strojích a zařízeních, v automatizačních zařízeních, v medicíně, v různých druzích vědeckého výzkumu. Elektromagnety a solenoidy se nejčastěji používají k pohybu některých mechanismů a v továrnách pro zvedání břemen.

Například zdvihací elektromagnet je velmi pohodlný, produktivní a ekonomický mechanismus: personál údržby nemusí zajišťovat a uvolňovat přepravovaný náklad. Postačí, když na přepravované zatížení vložíte elektromagnet a zapnete elektrický proud ve cívce elektromagnetu a zátěž bude přitahována k elektromagnetu a uvolníte jej od zatížení, stačí vypnout proud.

Konstrukce elektromagnetu se snadno opakuje a v podstatě není nic jiného než jádro a cívka vodiče. V tomto článku odpovíme na otázku, jak vyrobit elektromagnet vlastníma rukama?

Jak funguje elektromagnet (teorie)

Pokud elektrický proud protéká vodičem, kolem tohoto vodiče se vytvoří magnetické pole. Protože proud může protékat, pouze když je obvod uzavřen, měl by být vodič uzavřenou smyčkou, jako je kruh, který je nejjednodušší uzavřenou smyčkou.

Dříve byl dirigent srolovaný v kruhu často používán k pozorování působení proudu na magnetickou jehlu umístěnou v jeho středu. V tomto případě je šipka ve stejné vzdálenosti od všech částí vodiče, což usnadňuje sledování vlivu proudu na magnet.

Aby se zvýšil účinek elektrického proudu na magnet, je nejprve možné zvýšit proud. Pokud však projdete dirigent, kterým nějaký proud protéká dvakrát kolem obvodu, který zakrývá, pak se účinek proudu na magnet zdvojnásobí.

Tato akce může být tedy mnohokrát zvýšena zaokrouhlením vodiče příslušným počtem krát kolem daného obvodu. Výsledné vodivé tělo, sestávající z jednotlivých zatáček, jejichž počet může být libovolný, se nazývá cívka.

Vzpomeňte si na kurz školní fyziky, a to, že když elektrický proud protéká dirigentem nastává magnetické pole. Pokud je vodič navinut do cívky, vytvoří se linie magnetické indukce všech závitů a výsledné magnetické pole bude silnější než pro jediný vodič.

Magnetické pole generované elektrickým proudem v zásadě nemá žádné významné rozdíly ve srovnání s magnetickým polem, pokud se vrátíme k elektromagnetům, vzorec pro jeho trakční sílu vypadá takto:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

kde F je tažná síla, kg (síla se také měří v Newtonech, 1 kg = 9,81 N, nebo 1 N = 0,102 kg); B - indukce, T; S je plocha průřezu elektromagnetu, m2.

To znamená, že tažná síla elektromagnetu závisí na magnetické indukci, zvažte jeho vzorec:

Zde U0 je magnetická konstanta (12,5 x 107 Gn / m), U je magnetická permeabilita média, N / L je počet závitů na jednotku délky solenoidu, I je proudová síla.

Z toho vyplývá, že síla, kterou magnet přitahuje něco, závisí na proudové síle, počtu závitů a magnetické propustnosti média. Pokud v cívce není žádné jádro, je médiem vzduch.

Níže je tabulka relativních magnetických permeabilit pro různá média. Vidíme, že ve vzduchu je to 1, zatímco v jiných materiálech je to desítky nebo dokonce stokrát více.

V elektrotechnice se pro jádra používá speciální kov, který se často nazývá elektrická nebo transformátorová ocel. Ve třetím řádku tabulky vidíte „Železo se křemíkem“, kde relativní magnetická propustnost je 7 * 103 nebo 7000 GN / m.

Toto je průměrná hodnota pro transformátorovou ocel. Liší se od obvyklého stejného obsahu křemíku. V praxi závisí její relativní magnetická propustnost na použitém poli, ale nebudeme se zabývat podrobnostmi. Co dává jádru cívky? Jádro elektrické oceli zlepší magnetické pole cívky asi 7000-7500 krát!

Nejprve si musíte zapamatovat, že záleží na materiálu jádra uvnitř cívky magnetická indukcea síla, se kterou elektromagnet bude tahat, závisí na tom.

Praxe

Jedním z nejpopulárnějších experimentů, které se provádějí za účelem prokázání výskytu magnetického pole kolem vodiče, je zkušenost s kovovými čipy. Vodič je potažen listem papíru a magnetické čipy jsou nality na něj, pak je veden elektrický proud a čip nějak změní polohu na listu. To je téměř elektromagnet.

Ale pro elektromagnet není pouhé přitahování kovových čipů dostačující. Proto je nutné jej na základě výše uvedeného posílit - musíte na kovové jádro navinout cívku. Nejjednodušším příkladem by byl izolovaný měděný drát navinutý kolem hřebíku nebo šroubu.

Takový elektromagnet je schopen přilákat různé kolíky, klusavky a podobně.

Jako drát můžete použít jakýkoli drát z PVC nebo jiné izolace, nebo měděný drát v lakové izolaci typu PEL nebo PEV, které se používají pro vinutí transformátorů, reproduktorů, motorů atd. Najdete ji buď ve svitcích, nebo vzad ze stejných transformátorů.

10 Nuance výroby elektromagnetů jednoduchými slovy:

1. Izolace po celé délce vodiče musí být stejnoměrná a neporušená, aby nedocházelo k poruchám spoje.

2. Navíjení by mělo probíhat jedním směrem jako na cívce nitě, to znamená, že drát nelze ohnout o 180 stupňů a jít v opačném směru. To je způsobeno skutečností, že výsledné magnetické pole se bude rovnat algebraickému součtu polí každého zatáčky, pokud nepojdete do podrobností, pak zatáčky navinuté v opačném směru vytvoří elektromagnetické pole opačného znaménka, v důsledku toho bude odečtena síla elektromagnetu a pokud bude stejný počet závitů v jednom a druhém směru, magnet nepřitáhne vůbec nic, protože pole se navzájem potlačují.

3. Síla elektromagnetu bude také záviset na proudové síle a závisí na napětí přivedeném na cívku a jeho odporu. Odpor cívky závisí na délce drátu (čím déle je, tím větší je) a jeho průřezové ploše (čím větší je průřez, tím menší odpor), lze provést přibližný výpočet podle vzorce - R = p * L / S

4. Pokud je proud příliš vysoký, bude cívka hořet.

5. S jednosměrným proudem - proud bude větší než se střídavým proudem kvůli vlivu reaktanční indukčnosti.

6. Při práci na střídavý proud - elektromagnet bude bzučet a chrastit, jeho pole bude neustále měnit směr a jeho tažná síla bude menší (dvakrát) než při práci na konstantu. V tomto případě je jádro pro cívky se střídavým proudem vyrobeno z plechu, který se shromažďuje, zatímco desky jsou od sebe izolovány lakem nebo tenkou vrstvou stupnice (oxid), tzv. směsi - ke snížení ztrát a Foucaultových proudů.

7. Se stejnou trakční silou bude elektrický magnet střídavého proudu vážit dvakrát tolik a rozměry se odpovídajícím způsobem zvětší.

8. Ale stojí za zvážení, že střídavé elektromagnety jsou rychlejší než stejnosměrné magnety.

9. Jádra stejnosměrných elektromagnetů

10. Oba typy elektromagnetů mohou pracovat jak na stejnosměrný, tak na střídavý proud, jedinou otázkou je, jaký druh energie bude mít, jaké ztráty a topení se vyskytnou.

3 nápady pro elektromagnet z improvizovaných nástrojů v praxi

Jak již bylo zmíněno, nejjednodušší způsob, jak vyrobit elektromagnet, je použít kovovou tyč a měděný drát vyzvednutím jednoho a druhého pro potřebnou energii. Napájecí napětí tohoto zařízení se volí empiricky na základě síly proudu a zahřívání struktury. Pro větší pohodlí můžete použít plastovou cívku nití nebo podobně a pod jejím vnitřním otvorem zvolit jádro - šroub nebo hřebík.

Druhou možností je použít téměř hotový elektromagnet. Myslete na elektromagnetická spínací zařízení - relé, magnetické spouštěče a stykače. Pro použití na stejnosměrný proud a napětí 12V je vhodné použít cívku z automobilových relé. Vše, co musíte udělat, je vyjmout pouzdro, přerušit pohyblivé kontakty a připojit napájení.

Pro práci od 220 nebo 380 V je vhodné použít cívky magnetické spouštěče a stykačeJsou navinuty na trn a lze je snadno odstranit. Vyberte jádro na základě průřezu díry ve svitku.

Takže můžete zapnout magnet ze zásuvky a je vhodné upravit jeho sílu, pokud používáte reostat nebo omezujete proud pomocí silného odporu, například, nichromová spirála.