Comment fabriquer un électro-aimant à la maison

Solénoïde – un aimant artificiel dans lequel un champ magnétique apparaît et se concentre dans le noyau ferromagnétique à la suite du passage d'un courant électrique à travers l'enroulement qui l'entoure, c'est-à-dire lors du passage du courant à travers la bobine, le noyau placé à l'intérieur acquiert les propriétés d'un aimant naturel.

La portée des électro-aimants est très étendue. Ils sont utilisés dans les machines et appareils électriques, dans les appareils d'automatisation, en médecine, dans divers types de recherches scientifiques. Le plus souvent, les électroaimants et les solénoïdes sont utilisés pour déplacer certains types de mécanismes et dans les usines pour soulever des charges.

Par exemple, un électro-aimant de levage est un mécanisme très pratique, productif et économique: le personnel de maintenance n'est pas requis pour sécuriser et libérer la cargaison transportée. Il suffit de mettre un électro-aimant sur la charge transportée et d'activer le courant électrique dans la bobine de l'électro-aimant et la charge sera attirée par l'électro-aimant, et pour le libérer de la charge, il vous suffit de couper le courant.

La conception de l'électro-aimant est facile à répéter et n'est essentiellement que le noyau et la bobine du conducteur. Dans cet article, nous répondrons à la question de savoir comment fabriquer un électro-aimant de nos propres mains?

Comment fonctionne un électro-aimant (théorie)

Si un courant électrique traverse le conducteur, un champ magnétique est généré autour de ce conducteur. Étant donné que le courant ne peut circuler que lorsque le circuit est fermé, le conducteur doit être une boucle fermée, comme un cercle, qui est la boucle fermée la plus simple.

Auparavant, un conducteur enroulé en cercle était souvent utilisé pour observer l'action du courant sur une aiguille magnétique située en son centre. Dans ce cas, la flèche est à égale distance de toutes les parties du conducteur, ce qui facilite l'observation de l'effet du courant sur l'aimant.

Afin d'augmenter l'effet d'un courant électrique sur un aimant, il est d'abord possible d'augmenter le courant. Cependant, si vous contournez le conducteur à travers lequel un courant circule deux fois autour du circuit qu'il couvre, alors l'effet du courant sur l'aimant doublera.

Ainsi, cette action peut être augmentée plusieurs fois en arrondissant le conducteur un nombre approprié de fois autour d'un circuit donné. Le corps conducteur résultant, composé de spires individuelles, dont le nombre peut être arbitraire, est appelé une bobine.

Rappelez-vous le cours de physique scolaire, à savoir que lorsqu'un courant électrique traverse un conducteur champ magnétique se produit. Si le conducteur est enroulé dans une bobine, les lignes d'induction magnétique de toutes les spires sont formées et le champ magnétique résultant sera plus fort que pour un seul conducteur.

Le champ magnétique généré par un courant électrique, en principe, n'a pas de différences significatives par rapport à un champ magnétique, si nous revenons aux électro-aimants, alors la formule de sa force de traction ressemble à ceci:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

où F est la force de traction, kg (la force est également mesurée en newtons, 1 kg = 9,81 N ou 1 N = 0,102 kg); B - induction, T; S est l'aire de la section transversale de l'électroaimant, m2.

Autrement dit, la force de traction d'un électro-aimant dépend de l'induction magnétique, considérez sa formule:

Ici U0 est la constante magnétique (12,5 * 107 Gn / m), U est la perméabilité magnétique du milieu, N / L est le nombre de tours par unité de longueur du solénoïde, I est la force du courant.

Il s'ensuit que la force avec laquelle l'aimant attire quelque chose dépend de la force du courant, du nombre de tours et de la perméabilité magnétique du milieu. S'il n'y a pas de noyau dans la bobine, le fluide est de l'air.

Vous trouverez ci-dessous un tableau des perméabilités magnétiques relatives pour différents supports. On voit que dans l'air c'est 1, alors que dans d'autres matériaux c'est des dizaines voire des centaines de fois plus.

En génie électrique, un métal spécial est utilisé pour les noyaux, il est souvent appelé acier électrique ou transformateur. Dans la troisième ligne du tableau, vous voyez "Fer à repasser au silicium" dans lequel la perméabilité magnétique relative est de 7 * 103 ou 7000 GN / m.

Il s'agit de la valeur moyenne pour l'acier de transformateur. Il diffère de la même teneur en silicium habituelle. En pratique, sa perméabilité magnétique relative dépend du champ appliqué, mais nous n'entrerons pas dans les détails. Qu'est-ce qui donne le noyau dans la bobine? Le noyau en acier électrique augmentera le champ magnétique de la bobine environ 7000 à 7500 fois!

Tout ce dont vous devez vous souvenir pour commencer, c'est que cela dépend du matériau du noyau à l'intérieur de la bobine induction magnétique, et la force avec laquelle l'électro-aimant va tirer en dépend.

Pratique

L'une des expériences les plus populaires menées pour démontrer la présence d'un champ magnétique autour d'un conducteur est l'expérience avec des puces métalliques. Le conducteur est recouvert d'une feuille de papier et des puces magnétiques sont versées dessus, puis un courant électrique traverse le conducteur et la puce change de position d'une manière ou d'une autre sur la feuille. C'est presque un électro-aimant.

Mais pour un électroaimant, il ne suffit pas d'attirer des copeaux métalliques. Par conséquent, il est nécessaire de le renforcer, sur la base de ce qui précède - vous devez faire une bobine enroulée sur un noyau métallique. L'exemple le plus simple serait un fil de cuivre isolé enroulé autour d'un clou ou d'un boulon.

Un tel électroaimant est capable d'attirer différentes broches, tremblante et similaires.

En tant que fil, vous pouvez utiliser n'importe quel fil en PVC ou autre isolation, ou un fil de cuivre en isolant vernis de type PEL ou PEV, qui sont utilisés pour les enroulements de transformateurs, haut-parleurs, moteurs, etc. Vous pouvez le trouver soit nouveau dans les bobines, soit rembobiné à partir des mêmes transformateurs.

10 Nuances de fabrication d'électro-aimants en mots simples:

1. L'isolation sur toute la longueur du conducteur doit être uniforme et intacte pour qu'il n'y ait pas de défaut entre les spires.

2. L'enroulement doit aller dans une direction comme sur une bobine de fil, c'est-à-dire que vous ne pouvez pas plier le fil à 180 degrés et aller dans la direction opposée. Cela est dû au fait que le champ magnétique résultant sera égal à la somme algébrique des champs de chaque tour, si vous n'entrez pas dans les détails, les tours enroulés dans la direction opposée généreront un champ électromagnétique de signe opposé, car le champ sera soustrait et, par conséquent, la force de l'électroaimant sera inférieure et s'il y aura le même nombre de tours dans l'une et l'autre direction, l'aimant n'attirera rien du tout, puisque les champs se suppriment mutuellement.

3. La force de l'électroaimant dépendra également de la force du courant et dépendra de la tension appliquée à la bobine et de sa résistance. La résistance de la bobine dépend de la longueur du fil (plus il est long, plus il est grand) et de sa section (plus la section est grande, moins il y a de résistance), un calcul approximatif peut être effectué selon la formule - R = p * L / S

4. Si le courant est trop élevé, la bobine brûlera.

5. Avec le courant continu - le courant sera supérieur à celui du courant alternatif en raison de l'influence de l'inductance de réactance.

6. Lorsque vous travaillez sur du courant alternatif - l'électro-aimant sonnera et cliquetera, son champ changera constamment de direction et sa force de traction sera moindre (deux fois) que lorsque vous travaillez sur une constante. Dans ce cas, le noyau des bobines de courant alternatif est en tôle, se rassemblant, tandis que les plaques sont isolées les unes des autres par du vernis ou une fine couche de tartre (oxyde), ce que l'on appelle mélanges - pour réduire les pertes et les courants de Foucault.

7. Avec la même force de traction, un aimant électrique à courant alternatif pèsera deux fois plus et les dimensions augmenteront en conséquence.

8. Mais il vaut la peine de considérer que les électroaimants AC sont plus rapides que les aimants DC.

9. Cœurs d'électroaimants CC

10. Les deux types d'électroaimants peuvent fonctionner à la fois sur le courant continu et sur le courant alternatif, la seule question est de savoir quel type de puissance il possédera, quelles pertes et quel chauffage se produiront.

3 idées d'électro-aimant à partir d'outils improvisés en pratique

Comme déjà mentionné, la façon la plus simple de fabriquer un électro-aimant est d'utiliser une tige métallique et un fil de cuivre en ramassant l'un et l'autre pour la puissance requise. La tension d'alimentation de cet appareil est choisie empiriquement en fonction de l'intensité et du chauffage actuels de la structure. Pour plus de commodité, vous pouvez utiliser une bobine de fil en plastique ou similaire, et sous son trou intérieur, choisissez un noyau - un boulon ou un clou.

La deuxième option consiste à utiliser un électroaimant presque prêt à l'emploi. Pensez aux dispositifs de commutation électromagnétiques - relais, démarreurs magnétiques et contacteurs. Pour une utilisation sur courant continu et une tension de 12V, il est pratique d'utiliser une bobine de relais automobiles. Il vous suffit de retirer le boîtier, de rompre les contacts mobiles et de connecter l'alimentation.

Pour les travaux à partir de 220 ou 380 volts, il est pratique d'utiliser des bobines démarreurs et contacteurs magnétiquesIls sont enroulés sur un mandrin et peuvent être facilement retirés. Sélectionnez le noyau en fonction de la section transversale du trou dans la bobine.

Vous pouvez donc allumer l'aimant depuis la prise et il est pratique d'ajuster sa force si vous utilisez un rhéostat ou limitez le courant à l'aide d'une résistance puissante, par exemple, spirale nichrome.