10 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Из чего можно сделать электромагнит

Как сделать электромагнит в домашних условиях

Электромагнит – искусственный магнит, у которого магнитное поле возникает и концентрируется в ферромагнитном сердечнике в результате прохождения электрического тока по охватывающей его обмотке, т.е. при пропускании тока через катушку помещенный внутри нее сердечник приобретает свойства естественного магнита.

Область применения электромагнитов очень обширна. Их используют в электрических машинах и аппаратах, в устройствах автоматики, в медицине, в различного рода научных исследованиях. Наиболее часто электромагниты и соленоиды используются для перемещения каких-то механизмов, а на производствах для подъёма груза.

Так, например, грузоподъемный электромагнит является очень удобным, производительным и экономичным механизмом: для закрепления и освобождения транспортируемого груза не требуется обслуживающий персонал. Достаточно положить электромагнит на перемещаемый груз и включить электрический ток в катушку электромагнита и груз притянется к электромагниту, а для освобождения от груза необходимо лишь отключить ток.

Конструкция электромагнита легка для повторения и в сущности не представляет собой ничего кроме сердечника и катушки из проводника. В этой статье мы ответим на вопрос как сделать электромагнит своими руками?

Как работает электромагнит (теория)

Если по проводнику протекает электрический ток, то вокруг этого проводника образуется магнитное поле. Так как ток может течь только тогда, когда цепь замкнута, то проводник должен представлять собой замкнутый контур, как, например, круг, который является простейшим замкнутым контуром.

Раньше проводником, свернутым в круг, часто пользовались для наблюдения действия тока на магнитную стрелку, помещенную в его центре. В этом случае стрелка находится на равном расстоянии от всех частей проводника, благодаря чему легче можно наблюдать действие тока на магнит.

Чтобы усилить действие электрического тока на магнит, можно прежде всего увеличить ток. Однако, если обогнуть проводник, по которому протекает какой-то ток, два раза вокруг охватываемого им контура, то действие тока на магнит удвоится.

Таким образом можно во много раз увеличить это действие, огибая проводник соответствующее число раз вокруг данного контура. Получающееся при этом проводящее тело, состоящее из отдельных витков, число которых может быть произвольным, называется катушкой.

Вспомним курс школьной физики, а именно о том, что при протекании электрического тока через проводник возникает магнитное поле. Если проводник свернуть в катушку линии магнитной индукции всех витков сложатся, и результирующее магнитное поле будет сильнее чем для одиночного проводника.

Магнитное поле, порожденное электрическим током в принципе не имеет существенных отличий по сравнению с магнитным если вернуться к электромагнитам, то формула его тяговой силы выглядит так:

где F – сила тяги, кГ (сила измеряется также в ньютонах, 1 кГ =9,81 Н, или 1 Н =0,102 кГ); B – индукция, Тл; S – площадь сечения электромагнита, м2.

То есть сила тяги электромагнита зависит от магнитной индукции, рассмотрим её формулу:

Здесь U0 – магнитная постоянная (12.5*107 Гн/м), U – магнитная проницаемость среды, N/L – число витков на единицу длины соленоида, I – сила тока.

Отсюда следует, что сила с которой магнит притягивает что-либо зависит от силы тока, количества витков и магнитной проницаемости среды. Если в катушке нет сердечника – средой является воздух.

Ниже приведена таблица относительных магнитных проницаемостей для разных сред. Мы видим, что у воздуха она равна 1, а у других материалов в десятки и даже сотни раз больше.

В электротехнике используют специальный металл для сердечников, его часто называют электротехнической или трансформаторной сталью. В третьей строке таблицы вы видите «Железо с кремнием» у которого относительная магнитная проницаемость равна 7*103 или 7000 Гн/м.

Это и есть усредненное значение для трансформаторной стали. Она отличается от обычной как раз-таки содержанием кремниями. На практике её относительная магнитная проницаемость зависит от приложенного поля, но не будем углубляться в подробности. Что даёт сердечник в катушке? Сердечник из электротехнической стали усилит магнитное поле катушки примерно в 7000-7500 раз!

Всё что нужно запомнить для начала – это то, что от материала сердечника внутри катушки зависит магнитная индукция, а от неё зависит сила с которой будет тянуть электромагнит.

Практика

Одним из наиболее популярных опытов, которые проводят для демонстрации возникновения магнитного поля вокруг проводника является опыт с металлической стружкой. Проводник накрывают листом бумаги и на него насыпают магнитную стружку, потом через проводник пропускают электрический ток, и стружка изменяет своё располагаясь каким-то образом на листе. Это уже почти электромагнит.

Но для электромагнита просто притягивать металлические стружки недостаточно. Поэтому нужно его усилить, исходя из вышесказанного – нужно сделать катушку, намотанную на металлический сердечник. Простейшим примером – будет изолированный медный провод, намотанный на гвоздь или болт.

Такой электромагнит способен притягивать разные булавки, скрепи и тому подобное.

В качестве провода можно использовать либо любой провод в ПВХ или другой изоляции, либо медный провод в лаковой изоляции типа ПЭЛ или ПЭВ, которые используются для обмоток трансформаторов, динамиков, двигателей и прочее. Найти его можно либо новый в катушках, либо смотать с тех же трансформаторов.

10 Нюансов изготовления электромагнитов простыми словами:

1. Изоляция по всей длине проводника должна быть однородной и целой, чтобы не было межвитковых замыканий.

2. Намотка должна идти в одну сторону как на катушке с нитками, то есть нельзя изогнуть провод на 180 градусов и пойти в обратном направлении. Это связано с тем что результирующее магнитное поле будет равно алгебраической сумме полей каждого витка, если не вдаваться в подробности, то витки, намотанные в обратную сторону, будут порождать электромагнитное поле противоположное по знаку, в результате поля будут вычитаться и в результате сила электромагнита будет меньше, а если витков в одном и другом направлении будет одинаковое количество – магнит совсем ничего не будет притягивать, так как поля подавят друг друга.

Читать еще:  Какой эл лобзик выбрать для дома

3. Сила электромагнита также будет зависеть от силы тока, а он от напряжения приложенного к катушке и её сопротивления. Сопротивление катушки зависит от длины провода (чем длиннее, тем оно больше) и площади его поперечного сечения (чем больше сечение, тем меньше сопротивление) приблизительный расчёт можно провести по формуле – R=p*L/S

4. Если ток будет слишком большим – катушка сгорит

5. При постоянном токе – ток будет больше, чем при переменном из-за влияния реактивного сопротивления индуктивности.

6. При работе на переменном токе – электромагнит будет гудеть и дребезжать, его поле будет постоянно менять направление, а его тяговая сила будет меньше (в два раза) чем при работе на постоянном. При этом сердечник для катушек переменного тока выполняется из тонколистового металла, собираясь в единое целое, при этом пластины друг от друга изолируются лаком или тонким слоем окалины (оксида), т.н. шихты – для уменьшения потерь и токов Фуко.

7. При одинаковой тяговой силе электрический магнит переменного тока будет весить в два раза больше, соответственно возрастают и габариты.

8. Но стоит учесть, что электромагниты переменного тока обладают большим быстродействием чем магниты постоянного тока.

9. Сердечники электромагнитов постоянного тока

10. Оба типа электромагнитов могут работать как на постоянном, так и на переменном токе, вопрос только какой силой он будет обладать, какие потери и нагрев будут происходить.

3 идеи для электромагнита из подручных средств на практике

Как уже было сказано самый простой способ сделать электромагнит – использовать металлический стержень и медный провод подобрав и один и другой под нужную мощность. Напряжение питания этого устройства подбирается опытным путем исходя из силы тока и нагрева конструкции. Для удобства можно использовать пластиковую катушку от ниток или подобного, а под её внутренее отверстие подобрать сердечник – болт или гвоздь.

Второй вариант – использовать почти готовый электромагнит. Вспомните об электромагнитных коммутационных приборах – реле, магнитных пускателях и контакторах. Для использования на постоянном токе и напряжении 12В удобно использовать катушку от автомобильных реле. Всё что нужно сделать – снять корпус выломать подвижные контакты и подключить питание.

Для работы от 220 или 380 вольт удобно использовать катушки магнитных пускателей и контакторов, они намотаны на оправке и легко вынимаются. Сердечник подберите исходя из площади поперечного сечения отверстия в катушке.

Так вы можете включать магнит от розетки, а регулировать его силу удобно если использовать реостат или ограничивать ток с помощью мощного сопротивления, например, нихромовой спирали.

Советы по тому, как сделать электромагнит своими руками

Независимо от того, для чего человеку понадобился магнит, его легко можно сделать в домашних условиях. Когда под рукой такая штука, с ее помощью можно не только позабавиться, поднимая со стола различные мелкие железяки, но и подыскать ей полезное применение, например, найти оброненную на ковер иголку. Из этой статьи вы узнаете, как легко можно сделать электромагнит своими руками в домашних условиях.

Немного физики

Как мы помним (или не помним) из уроков физики, для того, чтобы преобразовать электрический ток в магнитное поле, нужно создать индукцию. Индуктивность создается при помощи обычной катушки, внутри которой это поле возникает и передается на стальной сердечник, вокруг которого совершена обмотка катушки.

Таким образом, в зависимости от полярности, один конец сердечника будет излучать поле со знаком «минус», а противоположное – со знаком «плюс». Но на визуальные магнетические способности полярность ни коим образом не влияет. Итак, когда с физикой покончено, можно приступить к решительным действиям по созданию простейшего электромагнита своими руками.

Материалы для изготовления самого простого магнита

В первую очередь нам потребуется любая катушка индуктивности с намотанным на сердечник медным проводом. Это может быть обычный трансформатор из любого блока питания. Отличным средством для создания электромагнитов является обмотка вокруг зауженной тыльной части кинескопов старых мониторов или телевизоров. Нити проводников в трансформаторах защищены изоляцией, состоящей из почти невидимого слоя специального лака, препятствующего прохождению электрического тока, что нам как раз и нужно. Помимо указанных проводников, для создания электромагнита своими руками также нужно приготовить:

  1. Обычную батарейку на полтора Вольта.
  2. Скотч или изоленту.
  3. Острый ножик.
  4. Гвоздь сотку.

Процесс изготовления простейшего магнита

Начинаем с изъятия проводов из трансформатора. Как правило, его середина находится внутри стального обрамления. Можно, сняв поверхностную изоляцию на катушке, просто разматывать провод, протаскивая его между рамами и катушкой. Поскольку нам не понадобится много провода, этот способ здесь самый приемлемый. Когда мы высвободили достаточное количество провода, делаем следующее:

  1. Наматываем изъятый из катушки трансформатора провод вокруг гвоздя, который будет служить нашему электромагниту стальным сердечником. Витки желательно делать как можно чаще, плотно прижимая их друг к другу. Не забываем на начальном витке оставить длинный конец провода, посредством которого наш электромагнит будет запитываться к одному из полюсов батарейки.
  2. Когда дошли до противоположного конца гвоздя, также оставляем длинный проводник для запитки. Излишки провода обрезаем ножом. Чтобы спираль, намотанная нами, не распускалась, можно обмотать ее скотчем или изолентой.
  3. Зачищаем оба конца провода, идущего от гвоздя с намоткой, от изоляционного лака ножиком.
  4. Один конец зачищенного проводника прислоняем к плюсу батарейки и прихватываем его скотчем или изолентой так, чтобы контакт хорошо сохранялся.
  5. Другой конец тем же способом приматываем к минусу.
Читать еще:  Приказ об утверждении инструкции по охране труда

Электромагнит готов к работе. Разбросав по столу металлические скрепки или кнопки, можно проверить его работоспособность.

Как изготовить более мощный магнит?

Как своими руками сделать электромагнит с более мощными магнетическими свойствами? На силу магнетизма влияет несколько факторов, и самым главным из них является мощность электрического тока батареи, которую мы используем. Например, изготовив электромагнит из квадратной батарейки на 4,5 вольт, силу его магнитных свойств увеличим втрое. 9-вольтовая крона даст еще более мощный эффект.

Но не стоит забывать, что, чем сильнее электрический ток, тем больше потребуется витков, поскольку сопротивление при малом количестве витков будет слишком сильным, что приведет к сильному нагреву проводников. При сильном их нагреве изоляционный лак может начать плавиться, витки начнут коротить друг на друга или на стальной сердечник. И то, и другое рано или поздно приведет к короткому замыканию.

Также сила магнетизма зависит от количества витков вокруг сердечника магнита. Чем их будет больше, тем сильнее будет поле индукции, и тем сильнее будет магнит.

Изготавливаем более мощный магнит

Попробуем изготовить своими руками электромагнит на 12 вольт. Питаться он будет от сетевого блока питания на 12 вольт или от 12-вольтового автомобильного аккумулятора. Для его изготовления нам понадобится гораздо большее количество медного проводника, а потому следует изначально извлечь из заготовленного трансформатора внутреннюю катушку с медным проводом. Болгарка – самое отличное средство для ее извлечения.

Что нам понадобится для изготовления:

  • Стальная подкова от большого навесного замка, которая послужит нам сердечником. В данном случае примагничивать железяки можно будет обоими его концами, что еще более увеличит подъемную способность магнита.
  • Катушка с медным проводом в лакированной изоляции.
  • Изолента.
  • Нож.
  • Ненужный блок питания на 12 вольт или автомобильный аккумулятор.

Процесс изготовления мощного 12-вольтового магнита

Конечно, в роли сердечника можно использовать и любой другой массивный стальной штырь. Но подкова от старого замка подойдет как нельзя лучше. Ее изгиб будет служить в качестве своеобразной ручки, если мы начнем поднимать грузы, обладающие внушительным весом. Итак, в данном случае процесс изготовления электромагнита своими руками следующий:

  1. Наматываем проволоку из трансформатора вокруг одной из подков. Витки кладем как можно плотнее. Изгиб подковы будет немного мешать, но ничего страшного. Когда заканчивается длина стороны подковы, укладываем витки в противоположную сторону, поверх первого ряда витков. Делаем, в общей сложности, 500 витков.
  2. Когда обмотка одной половины подковы готова, обматываем ее одним слоем изоленты. Изначальный конец провода, предназначенного для подпитки от источника тока, выводим в верхнюю часть будущей ручки. Обматываем нашу катушку на подкове еще одним слоем изоленты. Другой конец проводника приматываем к изгибающейся сердцевине ручки и на другой стороне делаем еще одну катушку.
  3. Наматываем проволоку на противоположную сторону подковы. Делаем все так же, как и в случае с первой стороной. Когда 500 витков уложено, так же выводим конец провода для запитки от энергоисточника. Кому непонятно, порядок действий хорошо показан в этом видео.

Заключительная стадия изготовления электромагнита своими руками – подпитка к энергоисточнику. Если это аккумулятор, наращиваем концы зачищенных проводников нашего электромагнита при помощи дополнительных проводов, которые подсоединяем к клеммам аккумулятора. Если это блок питания, отрезаем штекер, идущий на потребитель, зачищаем провода и к каждому прикручиваем по проводу от электромагнита. Изолируем изолентой. Включаем блок питания в розетку. Поздравляем. Вы сделали своими руками мощный электромагнит на 12 вольт, который в состоянии поднимать грузы свыше 5 кг.

Как сделать мощный электромагнит

Электромагнит – это магнит, который работает (создаёт магнитное поле) только при протекании через катушку электрического тока. Чтобы сделать мощный электромагнит, нужно взять магнитопровод и обмотать его медной проволокой и просто пропустить ток по этой проволоке. Магнитопровод начнет намагничиваться катушкой и начнет притягивать железные предметы. Хотите мощный магнит – поднимайте напряжение и ток, экспериментируйте. А чтобы не мучится и не собирать магнит самому, можно просто достать катушку с магнитного пускателя (они бывают разные, на 220В/380В). Достаете эту катушку и внутрь вставляем кусок любой железяки (например, обычный толстый гвоздь) и включаем в сеть. Вот это будет по-настоящему не плохой магнит. А если у вас нет возможности достать катушку с магнитного пускателя, то сейчас рассмотрим, как сделать электромагнит самому.

Для сборки электромагнита вам понадобятся проволока, источник постоянного тока и сердечник. Теперь берем наш сердечник и мотаем медную проволоку на него (лучше виток витку, а не в навал – увеличится коэффициент полезного действия). Если хотим сделать мощный электро магнит, то мотаем в несколько слоев, т.е. когда намотали первый слой, переходим во второй слой, а потом мотаем третий слой. При намотке учитывайте, что то, что вы намотаете, эта катушка имеет реактивное сопротивление, и при протекании через эту катушку будет проходить меньший ток при большом реактивном сопротивлении. Но тоже учитывайте, нам нужен и важен ток, потому, что мы будем током намагничивать сердечник, который служит в качестве электро магнита. Но большой ток сильно будет нагревать катушку, по которой протекает ток, так что соотнесите эти три понятия: сопротивление катушки, ток и температура.

Читать еще:  Чертеж фото бункерных устройств

При намотке провода выберите оптимальную толщину медной проволоки (где-то 0,5 мм). А можете и поэкспериментировать, учитывая, что чем меньше сечение проволоки, тем больше будет реактивное сопротивление и соответственно ток протекать будет меньший. Но если вы будите мотать толстым проводом (примерно 1мм), было бы не плохо, т.к. чем толще проводник, тем сильнее магнитное поле вокруг проводника и плюс ко всему будет протекать больший ток, т.к. реактивное сопротивление будет меньше. Так же ток будет зависеть и от частоты напряжения (если от переменного тока). Так же стоит сказать пару слов о слоях: чем больше слоев, тем больше магнитное поле катушки и тем сильнее будет намагничивать сердечник, т.к. при наложении слоев магнитные поля складываются.

Хорошо, катушку намотали, и сердечник внутрь вставили, теперь можно приступить к подаче напряжения на катушку. Подаем напряжение и начинаем увеличивать его (если у вас блок питания с регулировкой напряжения, то плавно поднимайте напряжение). Следим при этом чтобы наша катушка не грелась. Подбираем напряжение такое, чтобы при работе катушка была слегка теплой или просто теплой – это будет номинальный режим работы, а так же можно будет узнать номинальный ток и напряжение, замерив на катушке и узнать потребляемую мощность электромагнита, перемножив ток и напряжение.

Если вы собираетесь включать от розетки 220 вольт электромагнит, то вначале обязательно измерьте сопротивление катушки. При протекании через катушку тока в 1 Ампер сопротивление катушки должно быть 220 ом. Если 2 Ампера, то 110 Ом. Вот как считаем ТОК=напряжение/сопротивление= 220/110= 2 А.

Все, включили устройство. Попробуйте поднести гвоздик или скрепку – она должна притянуться. Если плохо притягивается или очень плохо держится, то домотайте слоев пять медной проволки: магнитное поле увеличится и сопротивление увеличится, а если сопротивление увеличится, то номинальные данные электро магнита изменятся и нужно будет перенастроить его.

Если хотите увеличить мощность магнита, то возьмите подковообразный сердечник и намотайте провод на две стороны, таким образом получится манит-подкова состоящий из сердечника и 2-ух катушек. Магнитные поля двух катушек сложатся, а значит, магнит в 2 раза будет работать мощнее. Большую роль играет диаметр и состав сердечника. При малом сечении получится слабый электромагнит, хоть если мы и подадим высокое напряжение, а вот если увеличим сечение сердечка, то у нас выйдет не плохой электромагнит. Да если еще сердечник будет из сплава железа и кобальта (этот сплав характеризуется хорошей магнитной проводимостью), то проводимость увеличится и за счет этого сердечник будет лучше намагничиваться полем катушки.

Как сделать электромагнит

Количество просмотров: 5323

Количество комментариев: 0

Электромагнит, в отличие от постоянного магнита, приобретает свои свойства только под воздействием электрического тока. С его помощью он меняет силу притяжения, направление полюсов и некоторые другие характеристики.

Некоторые увлеченные механикой люди самостоятельно делают электромагниты, чтобы использовать их в самодельных установках, механизмах и разнообразных конструкциях. Сделать электромагнит своими руками несложно. Используются простые приспособления и подручные материалы.

Что понадобится:

  • Один железный гвоздь 13-15 см. в длину или иной металлический предмет, который и станет сердечником электромагнита.
  • Около 3 метров изолированной медной проволоки.
  • Источник электропитания — аккумуляторная батарея или генератор.
  • Небольшие провода для контакта провода с батарейкой.
  • Изолирующие материалы.

Если вы используете более крупную металлическую заготовку для создания магнита, то количество медной проволоки должно пропорционально увеличиваться. Иначе магнитное поле получится слишком слабым. Сколько именно понадобится обмотки, точно ответить нельзя. Обычно мастера выясняют это экспериментальным путем, увеличивая и уменьшая количество проволоки, параллельно измеряя изменения магнитного поля. Из-за избытка проволоки сила магнитного поля тоже становится меньше.

Пошаговая инструкция

Следуя простым рекомендация, вы легко сделаете электромагнит самостоятельно.

Очистите от изоляции концы медного провода, который будете наматывать на сердечник. Достаточно 2-3 см. Они понадобятся, чтобы соединить медную проволоку с обычной, которая в свою очередь будет подключаться к источнику питания.

Вокруг гвоздя или другого сердечника аккуратно намотайте медный провод так, чтобы витки были расположены параллельно друг к другу. Делать это необходимо только в одном направлении. От этого зависит расположение полюсов будущего магнита. Если вы захотите изменить их расположение, то можно просто перемотать проволоку в другом направлении. Не выполнив этого условия, вы добьетесь того, что магнитные поля различных секций будут воздействовать друг на друга, из-за чего сила магнита будет минимальной.

Концы очищенного медного провода соедините с двумя заранее подготовленными обычными проводками. Соединение заизолируйте, а один конец проводка подключите к клемме положительного заряда на аккумуляторе, а другой — на противоположный конец. Причем неважно, какой проводок к какому концу будет подключен — это не отразится на эксплуатационных возможностях электромагнита. Если все сделано правильно, то магнит сразу же начнет работать! Если у аккумулятора есть реверсивный способ подключения, то вы сможете изменить направление полюсов.

Как повысить силу магнитного поля

Есть смысл поэкспериментировать с сердечниками. Возьмите более толстое основание — металлический брусок шириной 2-3 см. Узнать, насколько мощный получился электромагнит, позволит специальный прибор, измеряющий силу магнитного поля. С его помощью и методом экспериментов вы найдете золотую середину в создании электромагнита.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector