Cel mai simplu electromagnet cu propriile mâini. Electromagnet

Un electromagnet, spre deosebire de un magnet permanent, își dobândește proprietățile numai sub influența curentului electric. Cu ajutorul lui, el schimbă forța de atracție, direcția polilor și alte câteva caracteristici.

Unii oameni pasionați de mecanică își fac propriile electromagneți pentru a-i folosi instalații de casă, mecanisme și diverse modele. A face un electromagnet cu propriile mâini nu este dificil. Se folosesc dispozitive simple și materiale disponibile.

Cel mai simplu kit pentru realizarea unui electromagnet

• Un cui de fier de 13-15 cm lungime sau un alt obiect metalic, care va deveni miezul electromagnetului.
• Aproximativ 3 metri de fir de cupru izolat.
• Sursa de alimentare este o baterie sau un generator.
• Fire mici pentru conectarea firului la baterie.
• Materiale izolante.

Dacă utilizați o bucată mai mare de metal pentru a crea un magnet, cantitatea de sârmă de cupru trebuie mărită proporțional. În caz contrar, câmpul magnetic va fi prea slab. Este imposibil să răspundem exact de câte înfășurări vor fi necesare. De obicei, meșterii află acest lucru experimental, crescând și scăzând cantitatea de sârmă, în timp ce măsoară simultan modificările câmpului magnetic. Datorită excesului de sârmă, puterea câmpului magnetic devine, de asemenea, mai slabă.

Instrucțiuni pas cu pas

Decuparea capetelor firului de cupru

Îndepărtați izolația de la capetele firului de cupru care va fi înfășurat în jurul miezului. 2-3 cm sunt suficienti pentru a conecta firul de cupru cu unul obișnuit, care, la rândul său, va fi conectat la sursa de alimentare.

Înfășurarea firului de cupru în jurul unui cui

Înfășurați cu atenție firul de cupru în jurul unui cui sau alt miez, astfel încât spirele să fie paralele între ele. Acest lucru trebuie făcut într-o singură direcție. Locația polilor viitorului magnet depinde de aceasta. Dacă doriți să schimbați locația lor, puteți pur și simplu să derulați firul într-o altă direcție. Nerespectând această condiție, vă veți asigura că câmpurile magnetice ale diferitelor secțiuni se vor influența reciproc, motiv pentru care puterea magnetului va fi minimă.

Conectați firul la baterie

Conectați capetele firului de cupru curățat la două fire convenționale pregătite anterior. Izolați conexiunea și conectați un capăt al firului la borna de încărcare pozitivă a bateriei, iar celălalt la capătul opus. Mai mult, nu contează ce fir este conectat la ce capăt - acest lucru nu va afecta capacitățile operaționale ale electromagnetului. Dacă totul este făcut corect, magnetul va începe să funcționeze imediat! Dacă bateria are o metodă de conectare reversibilă, atunci puteți schimba direcția polilor.

Electromagnetul funcționează!

Cum să creșteți puterea câmpului magnetic

Am conectat o sursă de energie puternică - magnetul a devenit mai puternic

Un electromagnet este un dispozitiv foarte util care este utilizat pe scară largă în industrie și în multe domenii ale activității umane. Deși acest dispozitiv poate părea complex în design, este ușor de fabricat și un mic electromagnet de casă poate fi realizat acasă folosind materiale improvizate.

Să urmărim procesul de creare a acestui produs de casă în videoclip:

Pentru a face un mic electromagnet acasă, vom avea nevoie de:
- cui sau șurub de fier;
- Sârmă de cupru;
- Hârtie abrazivă;
- Baterie alcalină.

La început, trebuie remarcat faptul că nu este indicat să folosiți sârmă prea groasă. Firul de cupru cu un diametru de un milimetru este perfect pentru un viitor electromagnet. În ceea ce privește dimensiunea cuiului sau șurubului, atunci varianta ideala lungimea va fi de 7-10 centimetri.

Deci, să începem să facem un mini electromagnet. Mai întâi trebuie să înfășurăm firul de cupru în jurul șurubului. Este important să acordați atenție faptului că fiecare viraj se potrivește strâns cu cel precedent.

Trebuie să înfășurați firul astfel încât să rămână o bucată de sârmă la ambele capete.

Mai rămâne doar să ne conectăm firele la sursă, și anume bateria alcalină. După aceasta, șurubul nostru va atrage elemente metalice.

Principiul de funcționare al unui electromagnet este foarte simplu. Când electricitate trece prin bobina cu miezul, se formează un câmp magnetic, care atrage elementele metalice. Puterea electromagnetului depinde de densitatea bobinei și de numărul de straturi de sârmă de cupru, precum și de puterea curentului.

Un electromagnet este un magnet care folosește electricitatea ca bază de funcționare. Puterea sa poate fi modificată de cantitatea de curent care trece prin el, iar polii unui magnet pot fi modificați prin schimbarea direcției fluxului de electricitate. În acest caz, electromagnetul funcționează ca urmare a creării unui câmp magnetic de către un curent care trece.

A face un electromagnet acasă este destul de simplu. Pentru a face acest lucru aveți nevoie de un miez de fier (în formă de tijă) și de sârmă de cupru care este înfășurată în jurul miezului. Prin conectarea înfășurării de cupru la baterie, fierul de călcat va începe să fie magnetizat. Prin deconectarea bateriei, miezul își va pierde magnetismul.

O să ai nevoie:

• Cui de fier (15-20 cm);
• Sârmă de cupru izolată (aproximativ 3 metri);
• Baterie sau mai multe baterii;
• Fire de conectare;
• Banda izolatoare.

Dezlipiți capetele firului de cupru prin îndepărtarea izolației. Conectați bateriile la ele folosind fire de conectare.

Înfășurați firul de cupru în jurul unghiei. În același timp, amintiți-vă că cu cât faceți mai multe învârtiri în jurul „miezului”, cu atât mai puternic veți obține magnetul. Aveți grijă ca partea neizolată a firului de cupru să nu intre în contact cu cuiul.

Înfășurarea ar trebui să se facă într-o singură direcție, deoarece direcția câmpului magnetic depinde de aceasta. Dacă faci 2 înfășurări directii diferite, vei reduce câmpul magnetic total și, prin urmare, puterea magnetului.

Conectați capetele înfășurării de cupru la baterie (baterie sau baterii), izolând zonele „goale” cu bandă electrică. Dacă ai făcut totul corect, magnetul tău va funcționa. Când schimbați polaritatea conectării înfășurării la baterie, veți schimba polaritatea magnetului, dar nu și calitatea funcționării acestuia.

Dacă doriți să creșteți puterea magnetului, ar trebui să faceți mai multe întoarceri în jurul barei. De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că, cu cât noile spire sunt mai îndepărtate de tijă, cu atât vor avea mai puțină influență asupra intensității câmpului magnetic. Aveți grijă, pe măsură ce curentul crește, o parte din căldură va fi transferată către înfășurarea izolatoare, care o poate topi și „scurtcircuita” înfășurarea în sine. Testați diferite miezuri, schimbând materialul și dimensiunile. Puteți verifica cu ușurință dacă materialul este potrivit pentru miezul magnetic. Aduceți un magnet obișnuit („permanent”) dacă atrage, nu ezitați să-l folosiți ca tijă.

Alături de magneții permanenți, încă din secolul al XIX-lea, oamenii au început să folosească activ magneți variabili în tehnologie și viața de zi cu zi, a căror funcționare poate fi reglată prin alimentarea cu curent electric. Din punct de vedere structural, un electromagnet simplu este o bobină de material electric izolant cu un fir înfășurat pe ea. Dacă ai un set minim de materiale și unelte, nu este dificil să faci singur un electromagnet. Vă vom spune cum să o faceți în acest articol.

Când curentul electric trece printr-un conductor, în jurul firului apare un câmp magnetic atunci când curentul este oprit, câmpul dispare. Pentru a îmbunătăți proprietățile magnetice, un miez de oțel poate fi introdus în centrul bobinei sau curentul poate fi crescut.

Utilizarea electromagneților în viața de zi cu zi

Electromagneții pot fi folosiți pentru a rezolva o serie de probleme:

1. pentru colectarea și îndepărtarea piliturii de oțel sau a elementelor de fixare mici din oțel;
2. în procesul de realizare a diverselor jocuri și jucării împreună cu copiii;
3. pentru electrizarea șurubelnițelor și biților, ceea ce vă permite să magnetizați șuruburile și să ușurați procesul de înșurubare a acestora;
4. pentru efectuarea diferitelor experimente de electromagnetism.

Realizarea unui electromagnet simplu

Cel mai simplu electromagnet, destul de potrivit pentru rezolvarea unei game restrânse de probleme practice casnice, poate fi realizat manual fără a folosi o bobină.

Pentru lucru, pregătiți următoarele materiale:

1. tijă de oțel cu un diametru de 5-8 milimetri sau un cui de 100;
2. sârmă de cupru în izolație cu lac cu un diametru de 0,1-0,3 milimetri;
3. două bucăți de 20 de centimetri de sârmă de cupru în izolație PVC;
4. banda izolatoare;
5. sursă de energie electrică (baterie, acumulator etc.).

Din unelte, pregătiți foarfece sau tăietoare de sârmă (tăietoare laterale) pentru tăierea firelor, cleștilor și a brichetei.

Prima etapă este înfășurarea firului electric. Înfășurați câteva sute de spire de sârmă subțire direct pe miezul de oțel (cuie). Efectuarea manuală a acestui proces durează destul de mult timp. Utilizați un dispozitiv simplu de înfășurare. Prindeți cuiul în mandrina unei șurubelnițe sau a unui burghiu electric, porniți unealta și, ghidând firul, înfășurați-l. Înfășurați bucăți de sârmă cu diametru mai mare la capetele firului bobinat și izolați punctele de contact cu bandă izolatoare.

La acționarea magnetului, tot ce rămâne este să conectați capetele libere ale firelor la polii sursei de curent. Distribuția polarității conexiunii nu afectează funcționarea dispozitivului.

Folosind comutatorul

Pentru ușurință în utilizare, vă sugerăm să îmbunătățiți ușor diagrama rezultată. În lista de mai sus ar trebui adăugate încă două elemente. Primul dintre ele este al treilea fir din izolație PVC. Al doilea este un comutator de orice tip (tastatură, buton etc.).

Astfel, schema de conectare a electromagnetului va arăta astfel:

• primul fir conectează un contact al bateriei la contactul comutatorului;
• al doilea fir conectează al doilea contact al comutatorului cu unul dintre contactele firului electromagnet;

al treilea fir completează circuitul, conectând al doilea contact al electromagnetului la contactul rămas al bateriei.

Folosind un comutator, pornirea și oprirea electromagnetului va fi mult mai convenabilă.

Electromagnet pe bază de bobină

Un electromagnet mai complex este realizat pe baza unei bobine de material electroizolant - carton, lemn, plastic. Dacă nu aveți un astfel de element, este ușor să îl faceți singur. Luați un tub mic din materialele indicate și lipiți câteva șaibe cu găuri la capete. Este mai bine dacă șaibele sunt situate la o distanță mică de capetele bobinei.

este un dispozitiv care, atunci când curentul trece prin el, creează un câmp magnetic.

Electromagneții sunt folosiți pe scară largă în industrie, medicină, viața de zi cu zi și electronică ca componente ale diferitelor motoare, generatoare, relee, difuzoare audio, dispozitive de separare magnetică, macarale etc.

Poveste

În 1820, Oersted a descoperit că curentul electric creează un câmp magnetic. Și apoi, în 1824, William Sturgeon a creat primul electromagnet. Era o bucată de fier care era îndoită în formă de potcoavă și pe care erau înfășurate 18 spire de sârmă de cupru. Când este conectat la o sursă de curent, acest design a început să atragă obiecte de fier. Mai mult, s-a observat că, deși acest electromagnet cântărea aproximativ 200 de grame, putea atrage obiecte de până la 4 kg!

Principiul de funcționare

Când curentul trece printr-un conductor, se creează un câmp magnetic în jurul acestuia. Acest câmp magnetic poate fi întărit prin modelarea conductorului într-o formă de bobină. Dar totuși acesta nu este un electromagnet. Acum, dacă plasați un miez din material feromagnetic (de exemplu, fier) ​​în această bobină, atunci acesta va deveni un electromagnet.

Când curentul trece prin înfășurarea unui electromagnet, acesta creează un câmp magnetic, ale cărui linii pătrund în miez, adică materialul feromagnetic. Sub influența acestui câmp, în miez, cele mai mici zone care au câmpuri magnetice miniaturale, numite domenii, iau o poziție ordonată. Ca urmare, câmpurile lor magnetice se adună și se formează un câmp magnetic mare și puternic, capabil să atragă obiecte mari. Mai mult, cu cât curentul este mai puternic, cu atât câmpul magnetic format de electromagnet este mai puternic. Dar acest lucru se va întâmpla numai până la saturația magnetică. Apoi, pe măsură ce curentul crește, câmpul magnetic va crește, dar doar ușor.

Dacă curentul din electromagnet este îndepărtat, domeniile vor lua din nou o poziție dezordonată, dar unele dintre ele vor rămâne în continuare în aceeași direcție. Aceste domenii direcționale rămase vor crea un câmp magnetic mic. Acest fenomen se numește histerezis magnetic.

Dispozitiv

Cel mai simplu electromagnet este o bobină cu un miez de material feromagnetic. Conține și o ancoră, care servește la transmiterea forței mecanice. De exemplu, într-un releu, armătura este atrasă de un electromagnet și închide simultan contactele.

Deoarece liniile câmpului magnetic sunt închise la armătură, acest lucru întărește și mai mult acest câmp magnetic.

Clasificare

Electromagneții sunt împărțiți în trei tipuri în funcție de metoda de creare a fluxului magnetic

• electromagneți AC
• Electromagneți neutri curent continuu
• Electromagneți DC polarizați

La electromagneții de curent alternativ, fluxul magnetic se modifică atât ca direcție, cât și ca valoare, singura diferență este că se modifică cu frecvența dublă a curentului.

În electromagneții neutri DC, direcția fluxului magnetic este independentă de direcția curentului.

În electromagneții polarizați DC, așa cum ați înțeles deja, direcția fluxului magnetic depinde de direcția curentului. Mai mult, acești electromagneți constau de obicei din doi. Unul este un magnet permanent, care creează un flux magnetic de polarizare, care este necesar atunci când electromagnetul principal de lucru este oprit.

Electromagnet supraconductor

Diferența dintre un electromagnet supraconductor și unul convențional este că, în loc de un conductor obișnuit, în înfășurarea sa se folosește un supraconductor. În același timp, înfășurarea sa este răcită folosind heliu lichid la temperaturi foarte scăzute. Avantajul său este că curentul din el atinge valori foarte mari, datorită faptului că supraconductorul nu are practic nicio rezistență. Prin urmare, câmpul magnetic devine mai puternic. Funcționarea unor astfel de electromagneți este mai ieftină, deoarece nu există pierderi de căldură în înfășurare. Magneții supraconductori sunt utilizați în aparatele RMN, acceleratoare de particule și alte echipamente științifice.