Kā mājās pagatavot elektromagnētu

Solenoīds – mākslīgs magnēts, kurā parādās magnētiskais lauks un tiek koncentrēts feromagnētiskajā kodolā elektriskās strāvas caurlaidības rezultātā caur tinumu, kas to ieskauj, t.i. izlaižot strāvu caur spoli, tajā ievietotais kodols iegūst dabiskā magnēta īpašības.

Elektromagnētu klāsts ir ļoti plašs. Tos izmanto elektriskās mašīnās un ierīcēs, automatizācijas ierīcēs, medicīnā, dažāda veida zinātniskos pētījumos. Visbiežāk elektromagnēti un solenoīdi tiek izmantoti sava veida mehānismu pārvietošanai, kā arī rūpnīcās kravu celšanai.

Piemēram, pacelšanas elektromagnēts ir ļoti ērts, produktīvs un ekonomisks mehānisms: apkopes personālam nav nepieciešama pārvadājamās kravas nostiprināšana un atlaišana. Pietiek, ja uz transportētās kravas tiek uzlikts elektromagnēts un ieslēgta elektriskā strāva elektromagnēta spolē, un slodze tiks piesaistīta elektromagnētam, un, lai to atbrīvotu no slodzes, jums vienkārši jāizslēdz strāva.

Elektromagnēta dizainu ir viegli atkārtot, un būtībā tas ir nekas cits kā vadītāja kodols un spole. Šajā rakstā mēs atbildēsim uz jautājumu, kā ar savām rokām izgatavot elektromagnētu?

Kā darbojas elektromagnēts (teorija)

Ja caur vadītāju plūst elektriskā strāva, ap šo vadītāju tiek izveidots magnētiskais lauks. Tā kā strāva var plūst tikai tad, kad ķēde ir aizvērta, vadītājam vajadzētu būt slēgtai cilpai, piemēram, lokam, kas ir vienkāršākā slēgtā cilpa.

Iepriekš apli satītu vadītāju bieži izmantoja, lai novērotu strāvas darbību uz magnētisko adatu, kas novietota tās centrā. Šajā gadījumā bultiņa atrodas vienādā attālumā no visām vadītāja daļām, padarot vieglāk novērot strāvas ietekmi uz magnētu.

Lai pastiprinātu elektriskās strāvas iedarbību uz magnētu, vispirms ir iespējams palielināt strāvu. Tomēr, ja jūs ejat ap vadītāju, caur kuru kāda strāva divreiz plūst ap ķēdi, kuru tā aptver, tad strāvas ietekme uz magnētu dubultosies.

Tādējādi šo darbību var palielināt vairākas reizes, noapaļojot vadītāju atbilstošu reižu skaitu ap doto ķēdi. Iegūto vadošo ķermeni, kas sastāv no atsevišķiem pagriezieniem, kuru skaits var būt patvaļīgs, sauc par spoli.

Atgādiniet skolas fizikas kursu, proti, ka tad, kad caur vadītāju plūst elektriskā strāva rodas magnētiskais lauks. Ja diriģents tiek velmēts spolē, tiek izveidotas visu pagriezienu magnētiskās indukcijas līnijas, un iegūtais magnētiskais lauks būs spēcīgāks nekā vienam vadītājam.

Elektriskās strāvas ģenerētajam magnētiskajam laukam principā nav būtisku atšķirību salīdzinājumā ar magnētisko lauku, ja atgriezīsimies pie elektromagnētiem, tad tā vilces spēka formula izskatās šādi:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

kur F ir vilces spēks, kg (spēku mēra arī ņūtonos, 1 kg = 9,81 N vai 1 N = 0,102 kg); B - indukcija, T; S ir elektromagnēta šķērsgriezuma laukums, m2.

Tas ir, elektromagnēta vilces spēks ir atkarīgs no magnētiskās indukcijas, ņem vērā tā formulu:

Šeit U0 ir magnētiskā konstante (12,5 * 107 Gn / m), U ir barotnes magnētiskā caurlaidība, N / L ir pagriezienu skaits uz solenoīda garuma vienību, I ir strāvas stiprums.

No tā izriet, ka spēks, ar kuru magnēts kaut ko piesaista, ir atkarīgs no strāvas stipruma, pagriezienu skaita un barotnes magnētiskās caurlaidības. Ja spolē nav serdes, vide ir gaiss.

Zemāk ir tabula par dažādu datu nesēju relatīvo magnētisko caurlaidību. Mēs redzam, ka gaisā tas ir 1, bet citos materiālos tas ir desmitiem vai pat simtiem reižu vairāk.

Elektrotehnikā serdeņiem tiek izmantots īpašs metāls, to bieži sauc par elektrisko vai transformatora tēraudu. Tabulas trešajā rindā ir redzams teksts “Dzelzs ar silīciju”, kurā relatīvā magnētiskā caurlaidība ir 7 * 103 vai 7000 GN / m.

Šī ir transformatora tērauda vidējā vērtība. Tas atšķiras no parastā tikai tāda paša silīcija satura. Praksē tā relatīvā magnētiskā caurlaidība ir atkarīga no pielietotā lauka, bet mēs neiedziļināsimies detaļās. Kas piešķir serdi kodolā? Elektriskā tērauda serde palielinās spoles magnētisko lauku apmēram 7000-7500 reizes!

Viss, kas jums jāatceras, sākot ar to, ir atkarīgs no spoles iekšējā materiāla magnētiskā indukcija, un no tā atkarīgs spēks, ar kādu elektromagnēts vilksies.

Prakse

Viens no populārākajiem eksperimentiem, kas tiek veikts, lai parādītu magnētiskā lauka rašanos ap vadītāju, ir pieredze ar metāla skaidām. Diriģents ir pārklāts ar papīra lapu un uz tā ielej magnētiskās mikroshēmas, pēc tam caur vadītāju tiek izvadīta elektriskā strāva, un mikroshēma kaut kādā veidā maina savu stāvokli uz lapas. Tas ir gandrīz elektromagnēts.

Bet elektromagnētam nepietiek tikai ar metāla šķembu piesaistīšanu. Tāpēc tas ir jānostiprina, pamatojoties uz iepriekš minēto - jums ir jāizveido spoles brūce uz metāla serdes. Vienkāršākais piemērs būtu izolēta vara stieples brūce ap naglu vai skrūvi.

Šāds elektromagnēts spēj piesaistīt dažādas tapas, skrepi un tamlīdzīgi.

Kā vadu jūs varat izmantot jebkuru vadu PVC vai citā izolācijā vai vara stiepli PEL vai PEV tipa laku izolācijā, ko izmanto transformatoru, skaļruņu, motoru utt. Tinumiem. Jūs to varat atrast vai nu jaunu tinumos, vai arī attīt no tiem pašiem transformatoriem.

10 elektromagnētu ražošanas nianses vienkāršiem vārdiem:

1. Izolācijai visā vadītāja garumā jābūt vienmērīgai un neskartai, lai nerastos pagrieziena defekti.

2. tinumam jāiet vienā virzienā kā uz vītnes spoles, tas ir, jūs nevarat saliekt vadu par 180 grādiem un iet pretējā virzienā. Tas ir saistīts ar faktu, ka iegūtais magnētiskais lauks būs vienāds ar katras spoles lauku algebrisko summu, ja neiedziļināsities detaļās, tad pretējā virzienā satītās spoles radīs pretējas zīmes elektromagnētisko lauku, kā rezultātā lauks tiks atņemts, un rezultātā elektromagnēta spēks būs mazāks un ja būs vienāds pagriezienu skaits vienā un otrā virzienā, magnēts vispār neko nepiesaistīs, jo lauki nomāc viens otru.

3. Elektromagnēta stiprums būs atkarīgs arī no strāvas stipruma, un tas ir atkarīgs no spolei pielietotā sprieguma un tā pretestības. Spoles pretestība ir atkarīga no stieples garuma (jo garāks tas ir, jo lielāks tas ir) un tā šķērsgriezuma laukuma (jo lielāks ir šķērsgriezums, jo mazāka pretestība), aptuvenu aprēķinu var veikt pēc formulas - R = p * L / S

4. Ja strāva ir pārāk liela, spole sadegs.

5. Ar līdzstrāvu - strāva būs lielāka nekā ar maiņstrāvu, pateicoties reaktīvās induktivitātes ietekmei.

6. Strādājot pie maiņstrāvas - elektromagnēts rosinās un grabinās, tā lauks pastāvīgi mainīs virzienu, un tā vilces spēks būs mazāks (divreiz) nekā strādājot pie konstanta. Šajā gadījumā maiņstrāvas spoļu serde ir izgatavota no lokšņu metāla, saliekoties kopā, savukārt plāksnes ir izolētas viena no otras ar laku vai plānu mēroga kārtu (oksīdu), tā saukto maisījumi - lai samazinātu zaudējumus un Foucault straumes.

7. Ar tādu pašu vilces spēku maiņstrāvas elektriskais magnēts sver divreiz vairāk, un attiecīgi palielinās izmēri.

8. Bet ir vērts uzskatīt, ka maiņstrāvas elektromagnēti ir ātrāki nekā līdzstrāvas magnēti.

9. Līdzstrāvas elektromagnētu serdeņi

10. Abu veidu elektromagnēti var darboties gan pie līdzstrāvas, gan ar maiņstrāvu, jautājums ir tikai par to, kāda veida jaudu tas iegūs, kādi zaudējumi un apkure notiks.

3 idejas elektromagnēta izmantošanai no improvizētiem instrumentiem praksē

Kā jau minēts, vienkāršākais veids, kā padarīt elektromagnētu, ir izmantot metāla stieni un vara stiepli, paņemot vienu un otru nepieciešamo jaudu. Šīs ierīces barošanas spriegums tiek izvēlēts empīriski, pamatojoties uz strāvas stiprumu un struktūras sildīšanu. Ērtības labad varat izmantot diegu vai tamlīdzīgu plastmasas spoli, un zem tā iekšējā cauruma izvēlieties serdi - skrūvi vai naglu.

Otra iespēja ir izmantot gandrīz gatavu elektromagnētu. Padomājiet par elektromagnētiskajām komutācijas ierīcēm - relejiem, magnētiskajiem starteriem un kontaktoriem. Lai izmantotu līdzstrāvai un 12 V spriegumam, ir ērti izmantot spoli no automobiļu relejiem. Viss, kas jums jādara, ir noņemt lietu, salauzt pārvietojamos kontaktus un pievienot strāvu.

Darbam no 220 vai 380 voltiem ir ērti izmantot spoles magnētiskie starteri un kontaktoriTie ir ieausti uz serdeņa un tos var viegli noņemt. Izvēlieties serdi, pamatojoties uz spoles cauruma šķērsgriezuma laukumu.

Tātad jūs varat ieslēgt magnētu no kontaktligzdas, un ir ērti pielāgot tā stiprību, ja izmantojat reostatu vai ierobežojat strāvu, izmantojot, piemēram, jaudīgu pretestību. nihroma spirāle.