Как своими руками сделать электромагнит: Как сделать электромагнит — блог Мира Магнитов

By alexxlab No comments

Содержание

Как сделать электромагнит — блог Мира Магнитов

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.

Самый простой набор для изготовления электромагнита

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.

Зачищаем концы медного провода

Шаг 1

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.

Наматываем медный провод вокруг гвоздя

Шаг 2

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.

Подсоединяем провод к батарейке

Шаг 3

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.

Электромагнит работает!

Как повысить силу магнитного поля

Если полученный магнит кажется вам недостаточно мощным, попробуйте увеличить количество витков медного провода. Не забывайте о том, что, чем дальше расположены провода от железной сердцевины, тем меньше будет воздействие их на металл. Другой способ — подключить более мощный источник питания. Но и тут нужно быть осторожнее. Слишком сильный ток разогреет сердечник. При высоком нагреве плавится изоляция, и электромагнит может стать опасным.

Подключили мощный источник питания — магнит стал мощнее

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.

Как сделать простой электромагнит своими руками

А вы знаете, что магнит может быть не только постоянным, но и работающим от электрической энергии с возможностью включения и выключения магнитного поля? Так называемые электромагниты широко применяются в электротехнике. Подобный электромагнит вы можете сделать самостоятельно. Далее узнаете как сделать электромагнит в домашних условиях.

Как изготовить электромагнит подробно изложено в данной инструкции.

Предупреждение: чем больший ток будет проходить через провод самодельного электромагнита, тем сильнее провод будет нагреваться и это даже может вызвать возгорание. Для уменьшения нагрева, при создании электромагнита, используйте более толстый медный провод.

Материалы:

  • Телефонный провод (или медный эмалированный кабель от трансформатора).
  • Инструмент для зачистки кабеля.
  • Ножницы.
  • Плоскогубцы.
  • Элемент питания типа «D» (или другой источник питания).
  • Липкая лента или клей.
  • Сердечник из черного металла, используйте стальной гвоздь или отрезок трубы.
  • Маленькие железные предметы для тестирования (винты, гвозди и др.).
  • Ваши руки.

Файлы

Шаг 1: Саймон говорит: Зачищай!

Удалите наружную оболочку телефонного кабеля, не трогая при этом оболочку самих проводов. Для изготовления мощного плоского электромагнита своими руками достаточно 0,6-1,0 метра такого кабеля.

Зачистите концы провода (если у вас несколько коротких обрезков проводов, то скрутите их концы или спаяйте, чтобы получился один длинный провод, а затем заизолируйте соединения изоляционной лентой). Теперь необходимо зафиксировать один конец шнура на сердечнике.

Приклейте конец провода к сердечнику с помощью клея или липкой ленты.

Начинайте наматывать кабель, как показано на видео ниже.

Файлы

Шаг 2: Завершаем намотку

После того, как вы намотаете катушку на сердечник (витки мотайте только в одном направлении, иначе в магните будут создаваться противоположные магнитные поля, которые будут взаимно гасить друг друга), завяжите или приклейте второй конец к катушке; вы также можете обернуть катушку липкой лентой.

Примечание: не оборачивайте липкой лентой полностью весь сердечник, иначе он будет хуже магнитить.

Пришло время проверить работу вашего электромагнита.

Поставьте элемент питания минусовым контактом на один конец провода, а другой конец держите в руке. Теперь прикоснитесь проводом, который вы держите, к верхнему, плюсовому контакту батарейки. Пододвиньте какую-нибудь железяку к металлическому сердечнику. Вы можете почувствовать (а может и нет), притяжение детали к сердечнику электромагнита. Магнитная сила притяжения зависит от силы тока, проходящей через электромагнит и количества витков катушки. Прикоснитесь железной деталью, и она прилипнет к нему.

См. видео ниже.

Файлы

Шаг 3: Увеличиваем силу электромагнитного поля и монтируем ручку

Посмотрите видео, ссылка на которое есть в конце этой статьи, и вам станет понятнее устройство электромагнита.

Чтобы увеличить силу магнитного поля, нужно увеличить количество витков электромагнита. После того, как вы намотаете первый ряд провода, оберните ряд липкой лентой и намотайте еще один поверх ленты. Убедитесь в том, что вы продолжаете намотку катушки все в том-же направлении. Вы можете намотать столько слоев, сколько захотите, но имейте ввиду, что чем дальше от сердечника находится слой, тем ниже его КПД.

Примечание: вышесказанное означает, что магнитное поле самого магнита будет увеличиваться (суммироваться) при увеличении числа слоев катушки, но магнитное поле каждого отдельно взятого слоя будет уменьшаться, при отдалении его от сердечника.

Чтобы сделать ручку:

  1. Зафиксируйте оба конца провода на задней части сердечника.
  2. Примотайте изолентой концы к сердечнику, чтобы они не разошлись.
  3. Наденьте на заднюю часть кусок трубки из немагнитного материала. Трубка должна плотно надеваться на сердечник.
  4. Примотайте изолентой трубку, чтобы она не соскочила.

Примечание: при высокой силе тока и сильном нагреве, включайте электромагнит на короткий период; при невысокой силе тока – электромагнит можно использовать в течение длительного времени.

Файлы

Делаем электромагнит в домашних условиях

Электромагнит является очень полезным устройством, который массово используется в промышленности и во многих сферах человеческой деятельности. Хоть это устройство и может показаться сложным по своей конструкции, однако оно легкое в изготовлении и маленький домашний электромагнит можно сделать в домашних условиях из подручных средств.

Давайте посмотрим процесс создания этой самоделки в видео:

Для того, чтобы сделать маленький электромагнит в домашних условиях нам понадобится:
— Железный гвоздь или болт;
— Медная проволока;
— Наждачная бумага;
— Алкалиновая батарейка.

В самом начале следует отметить, что не советуется брать слишком толстую проволоку. Медная проволока диаметром в один миллиметр отлично подойдет для будущего электромагнита. Что касается размера гвоздя или болта, то идеальным вариантом будет длина в 7-10 сантиметров.

Итак, приступим к изготовлению мини электромагнита. Вначале нам нужно намотать медную проволоку на болт. Важно обратить внимание на то, чтобы каждый виток плотно прилегал к предыдущему.

Намотать проволоку нужно так, чтобы в обеих концах осталось по куску проволоки.

Далее при помощи наждачной бумаги удаляем изоляцию с концов проволоки.

Осталось лишь подключить наши провода к источнику, а именно алкалиновой батарее. После этого наш болт будет притягивать металлические элементы.

Принцип работы электромагнита очень прост. Когда электрический ток проходит через катушку с сердечником образуется магнитное поле, которое и притягивает металлические элементы. Мощность электромагнита зависит от плотности витка и количества слоев медной проволоки, а также от силы тока.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Электромагнит своими руками: теория и практика

  • Лабораторная работа «Сборка электромагнита»
  • Цель: изучить принцип работы электромагнита, рассмотреть зависимость полярности электромагнита от способа подключения к питанию
  • Оборудование: железный сердечник (гвоздь), изолированная медная проволока, источник питания, соединительные провода, ключ, постоянный магнит
  • Теоретическая часть

Электромагнитом называется магнит, который работает на электричестве. В отличие от постоянного магнита, сила электромагнита может быть легко изменена путем изменения количества электрического тока, протекающего через него, а полюса электромагнита могут легко меняться путем изменения потока электричества. Электромагнит работает за счёт того, что электрический ток создает магнитное поле.

Смастерить электромагнит своими руками довольно просто. Все, что вам нужно будет сделать, это обернуть некоторое количество изолированной медной проволоки вокруг железного сердечника. Если вы подсоедините эту проводку к батарее, электрический ток потечет по обмотке и железное ядро в это время намагнитится. При отключении аккумулятора, железный сердечник потеряет свой магнетизм.

Чем больше витков провода будет у вашего электромагнита, тем лучше. Однако имейте в виду, что чем дальше провод от железного ядра, тем менее эффективным будет магнитное поле.

Чем больше ток, который проходит через провода, тем лучше. Внимание! Слишком большой ток может быть опаснен! Когда электричество проходит через проволоку, часть энергии теряется в виде тепла. Чем больше ток протекающий через провод, тем больше создаётся тепла. При сильном токе ваша проводка может стать очень горячей и на ней может даже расплавиться изоляция.

Ход работы

  1. Удалите часть изоляции с проводов

Для создания хорошего соединения, концы медной проволоки нужно зачистить. Удалите нескольких сантиметров изоляции с каждого конца провода. Затем зачистите концы обычных проводов для подключения к батарее.

  1. Намотайте медную проволоку вокруг гвоздя

Аккуратно сделайте ровную обмотку проволоки вокруг гвоздя. Чем больше вы изолированного провода обмотаете вокруг гвоздя, тем сильнее будет ваш электромагнит. Убедитесь, что часть неизолированного медного провода, предназначенного для подключения его к батарее, не соприкасается с сердечником.

Когда вы будете наматывать проволоку вокруг гвоздя, то обязательно делайте это в одном направлении. Всё дело в том, что направление магнитного поля зависит от направления его создающего электрического тока. Движение электрических зарядов создает магнитное поле.

Если бы вы могли видеть магнитное поле вокруг провода, это бы выглядело как серия кругов вокруг провода. Если электрический ток течет по обмотке, скрученной против часовой стрелки, то и создаваемое магнитное поле вращается вокруг провода в том — же направлении.

Если направление электрического тока обратное, магнитное поле также меняет направление и движется по часовой стрелке.

Если обернуть одну проволоку вокруг гвоздя в одном направлении, а другой провод в другом направлении, магнитные поля с различными секциями будут бороться друг с другом и взаимно компенсируются, уменьшая силу вашего магнита.

  1. Подключение аккумуляторной батареи

Два конца обычных проводов соедините с концами медных проводов, изолируйте соединения между проводами изоляционной лентой. Затем один конец обычного провода подсоедините к положительной клемме аккумулятора, а другой конец провода к отрицательной клемме аккумулятора. Если все прошло удачно, ваш электромагнит начнёт работать!

Не стоит беспокоиться о том, какой конец провода подключать к положительному выводу батареи, а какой к отрицательному. Ваш магнит будет работать одинаково хорошо в обоих случаях.

Единственное что изменится, так это полярность вашего магнита. Один конец вашего магнита будет его северным полюсом, а другой конец будет его южным полюсом.

Реверсивный способ подключения аккумулятора будет изменять полюса вашего электромагнита

Схема сборки электромагнита

  1. Определите полярность электромагнита при помощи постоянного магнита. Данные занесите в таблицу

  1. Полюс №1
  2. +
  3. Полюс №2
  4. +
  1. Сделайте вывод

  2. Контрольные вопросы

    1. Чем отличается электромагнит от постоянного магнита?

    2. От чего зависит полярность электромагнита?

    3. Как сделать электромагнит сильнее?

Сливинская А.Г. Электромагниты и постоянные магниты

Книга представляет собой учебное пособие по курсу «Электрические аппараты». В ней излагаются вопросы теории электромагнитов постоянного и переменного тока, поляризованных электромагнитов и постоянных магнитов, являющихся основой различных электрических аппаратов.

Рассматриваются характеристики основных конструктивных разновидностей электромагнитов. Даны основы их расчета. Изложение сопровождается примерами. Книга рассчитана на студентов, специализирующихся по электрическим аппаратам распределительных устройств, электрическим аппаратам контроля и автоматики, электрическим машинам.

Книга может быть также использована инженерно-техническими работниками в их практической деятельности

Скачать книгу    Содержание

Предисловие

Важнейшей особенностью девятой пятилетки являются интенсификация общественного производства и повышение его эффективности на основе существенного ускорения научно-технического прогресса. Это определяет расширение механизации и автоматизации во всех отраслях народного хозяйства.

В качестве средств автоматизации широкое применение находят различные электромагнитные механизмы, основой которых являются электромагниты и постоянные магниты.

В связи с этим знание теории, практики расчета и основ оптимального проектирования последних является необходимым для инженеров различных специальностей, особенно инжене-ров-электромехаников.

Существующие монографии по общим вопросам теории электромагнитов и постоянных магнитов и отдельным специфическим их исполнениям дают обширную информацию, но не концентрируют внимание на первоначальном минимуме вопросов, необходимых при прохождении студентами соответствующих дисциплин.

Для студентов, специализирующихся по электроап-паратостроению, предмет «Электромагниты и постоянные магниты» является второй частью общего курса «Электрические аппараты».

Данное учебное пособие составлено применительно к программе этого курса и основано на материалах лекций, которые автор в течение многих лет читает в Московском ордена Ленина энергетическом институте (МЭИ), а также монографий по электромагнитам и постоянным магнитам, написанных ранее совместно с канд. техн. наук А. В. Гордоном.

Наряду с рассмотрением физических основ работы электромагнитов и постоянных магнитов в книге особое внимание уделено приемам расчетов. Последние поясняются примерами, сопутствующими каждому разделу, что по опыту автора способствует повышению эффективности самостоятельной работы студентов и лучшему усвоению материала.

Линейный электромагнитный соленоид: принцип работы и типы

В данной статье мы подробно поговорим про линейный соленоид, опишем принцип его работы, разберем конструкции линейного и вращательного соленоида, а так же вы узнаете как снизить энергопотребление соленоида.

Описание и принцип работы соленоида

Линейный соленоид работает на том же основном принципе, что и электромеханическое реле, описанное в предыдущем уроке, и точно так же, как и реле, они также могут переключаться и управляться с помощью транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение.

Линейный соленоид в основном состоит из электрической катушки, намотанной вокруг цилиндрической трубки с ферромагнитным приводом или «плунжером», который может свободно перемещать или скользить «ВХОД» и «ВЫХОД» в корпусе катушек.

Соленоиды могут использоваться для электрического открывания дверей и защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения и управления роботизированными конечностями и механизмами и даже для включения электрических выключателей только путем подачи питания на его катушку.

Соленоиды доступны в различных форматах, причем наиболее распространенными типами являются линейный соленоид, также известный как линейный электромеханический привод (LEMA) и вращающийся соленоид. Эти виды и не только вы можете найти и приобрести на Алиэкспресс.

Оба типа соленоидов, линейный и вращательный доступны в виде удержания (с постоянным напряжением) или в виде защелки (импульс ВКЛ-ВЫКЛ), при этом типы защелки используются в устройствах под напряжением или при отключении питания. Линейные соленоиды также могут быть разработаны для пропорционального управления движением, где положение плунжера пропорционально потребляемой мощности.

Когда электрический ток протекает через проводник, он генерирует магнитное поле, и направление этого магнитного поля относительно его северного и южного полюсов определяется направлением потока тока внутри провода.  Эта катушка проволоки становится « электромагнитом » со своими собственными северным и южным полюсами, точно такими же, как у постоянного магнита.

Сила этого магнитного поля может быть увеличена или уменьшена либо путем управления количеством тока, протекающего через катушку, либо путем изменения количества витков или петель, которые имеет катушка. Пример «электромагнита» приведен ниже.

Магнитное поле, создаваемое катушкой

Когда электрический ток проходит через обмотки катушек, он ведет себя как электромагнит, и плунжер, который находится внутри катушки, притягивается к центру катушки с помощью магнитного потока внутри корпуса катушек, который, в свою очередь, сжимает небольшая пружина прикреплена к одному концу плунжера. Сила и скорость движения плунжеров определяются силой магнитного потока, генерируемого внутри катушки.

Когда ток питания выключен (обесточен), электромагнитное поле, созданное ранее катушкой, разрушается, и энергия, накопленная в сжатой пружине, заставляет поршень вернуться в исходное положение покоя.

Это движение плунжера вперед и назад известно как «ход» соленоидов, другими словами, максимальное расстояние, на которое плунжер может проходить в направлении «вход» или «выход», например, 0–30 мм.

Такой тип соленоида обычно называется линейным соленоидом из-за линейного направленного движения и действия плунжера.

Линейные соленоиды доступны в двух основных конфигурациях, которые называются «тягового типа», так как он тянет подключенную нагрузку к себе, когда они находятся под напряжением, и «толкающего типа», которые действуют в противоположном направлении, отталкивая его от себя при подаче питания. Как притягивающие, так и толкающие типы обычно имеют одинаковую конструкцию, с разницей в расположении возвратной пружины и конструкции плунжера.

Конструкция линейного соленоида вытяжного типа

Линейные соленоиды полезны во многих устройствах, которые требуют движения открытого или закрытого типа (например, внутри или снаружи), таких как дверные замки с электронным управлением, пневматические или гидравлические регулирующие клапаны, робототехника, управление автомобильным двигателем, ирригационные клапаны для полива сада и даже для дверного звонка. Они доступны как открытая рама, закрытая рама или герметичные трубчатые типы.

Вращательный соленоид

Большинство электромагнитных соленоидов являются линейными устройствами, создающими линейную силу движения или движения вперед и назад. Однако имеются также вращательные соленоиды, которые производят угловое или вращательное движение из нейтрального положения либо по часовой стрелке, против часовой стрелки, либо в обоих направлениях (в двух направлениях).

Вращающиеся соленоиды можно использовать для замены небольших двигателей постоянного тока или шаговых двигателей, если угловое движение очень мало, а угол поворота — это угол, смещенный от начального к конечному положению.

Обычно доступные ротационные соленоиды имеют перемещения 25, 35, 45, 60 и 90 o, а также многократные перемещения к определенному углу и от него, такие как самовосстановление в двух положениях или возврат в нулевое вращение, например, от 0 до 90- до -0 ° , самовосстановление в 3 положениях, например от 0 ° до +45 ° или от 0 ° до -45 °, а также фиксация в 2 положениях.

Вращающиеся соленоиды производят вращательное движение, когда под напряжением, обесточено, или изменение полярности электромагнитного поля изменяет положение ротора с постоянными магнитами. Их конструкция состоит из электрической катушки, намотанной вокруг стальной рамы с магнитным диском, соединенным с выходным валом, расположенным над катушкой.

Когда катушка находится под напряжением, электромагнитное поле генерирует множество северных и южных полюсов, которые отталкивают соседние постоянные магнитные полюса диска, заставляя его вращаться на угол, определяемый механической конструкцией вращающегося соленоида.

Вращающиеся соленоиды используются в торговых автоматах или игровых автоматах, для управления клапанами, затворами камер со специальными высокоскоростными, низкоэнергетическими или регулируемыми позиционирующими соленоидами с высоким усилием или крутящим моментом, такими как те, которые используются в точечно-матричных принтерах, пишущих машинках, автоматах или в автомобилях.

Электромагнитное переключение

Обычно соленоиды, линейные или вращающиеся, работают с приложением постоянного напряжения, но их также можно использовать с синусоидальными напряжениями переменного тока, используя двухполупериодные мостовые выпрямители для выпрямления питания, которые затем можно использовать для переключения соленоида постоянного тока. Малые соленоиды типа DC могут легко управляться с помощью транзисторных или полевых МОП-транзисторов и идеально подходят для использования в роботизированных устройствах.

Однако, как мы видели ранее с электромеханическими реле, линейные соленоиды являются «индуктивными» устройствами, поэтому требуется некоторая электрическая защита через катушку соленоида для предотвращения повреждения полупроводникового переключающего устройства высокими обратными ЭДС. В этом случае используется стандартный «Диод маховика», но вы также можете использовать стабилитрон или варистор малого значения.

Снижение энергопотребления соленоида

Одним из основных недостатков соленоидов, особенно линейного соленоида, является то, что они являются «индуктивными устройствами», изготовленными из катушек с проволокой. Это означает, что соленоидная катушка преобразует часть электрической энергии, используемой для их работы, в «нагрев» из-за сопротивления провода.

Другими словами, при длительном подключении к источнику электропитания они нагреваются, и чем дольше время, в течение которого питание подается на соленоидную катушку, тем горячее становится. Также, когда катушка нагревается, ее электрическое сопротивление также изменяется, позволяя течь большему току, повышая ее температуру.

При постоянном входном напряжении, подаваемом на катушку, катушка соленоидов не имеет возможности остыть, потому что входная мощность всегда включена. Чтобы уменьшить этот самогенерируемый эффект нагрева, необходимо уменьшить либо количество времени, в течение которого катушка находится под напряжением, либо уменьшить количество тока, протекающего через нее.

Один из способов потребления меньшего тока заключается в подаче подходящего достаточно высокого напряжения на электромагнитную катушку, чтобы обеспечить необходимое электромагнитное поле для работы и посадки плунжера, но затем один раз активировать для снижения напряжения питания катушек до уровня, достаточного для поддержания плунжера, в «сидячем» или закрытом положении. Одним из способов достижения этого является последовательное подключение подходящего «удерживающего» резистора с катушкой соленоида, например:

Здесь контакты переключателя замыкаются, замыкая сопротивление и передавая полный ток питания непосредственно на обмотки электромагнитных катушек.

После подачи питания контакты, которые могут быть механически связаны с плунжером электромагнитного действия, размыкаются, соединяя удерживающий резистор R H последовательно с катушкой соленоида. Это эффективно соединяет резистор последовательно с катушкой.

Используя этот метод, соленоид может быть подключен к его источнику напряжения на неопределенный срок (непрерывный рабочий цикл), так как мощность, потребляемая катушкой, и выделяемое тепло значительно уменьшаются, что может быть до 85-90% при использовании подходящего силового резистора. Однако мощность, потребляемая резистором, также будет генерировать определенное количество тепла, I 2 R (закон Ома), и это также необходимо учитывать.

Рабочий цикл соленоида

Другим более практичным способом уменьшения тепла, выделяемого катушкой соленоидов, является использование «прерывистого рабочего цикла».

Прерывистый рабочий цикл означает, что катушка многократно переключается «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на подходящей частоте, чтобы активировать механизм плунжера, но не дать ему обесточиться во время периода ВЫКЛ.

Прерывистое переключение рабочего цикла является очень эффективным способом уменьшения общей мощности, потребляемой катушкой.

Рабочий цикл (% ED) соленоида — это часть времени «ВКЛ», когда на электромагнит подается напряжение, и это отношение времени «ВКЛ» к общему времени «ВКЛ» и «ВЫКЛ» для одного полного цикла операций. Другими словами, время цикла равно времени включения плюс время выключения. Рабочий цикл выражается в процентах, например:

Затем, если соленоид включен или включен на 30 секунд, а затем выключен на 90 секунд перед повторным включением, один полный цикл, общее время цикла включения / выключения составит 120 секунд, (30 + 90) поэтому рабочий цикл соленоидов будет рассчитываться как 30/120 сек или 25%. Это означает, что вы можете определить максимальное время включения соленоидов, если вам известны значения рабочего цикла и времени выключения.

Например, время выключения равно 15 секундам, рабочий цикл равен 40%, поэтому время включения равно 10 секундам. Соленоид с номинальным рабочим циклом 100% означает, что он имеет постоянное номинальное напряжение и поэтому может быть оставлен включенным или постоянно включен без перегрева или повреждения.

В этом уроке о соленоидах мы рассматривали как линейный соленоид, так и вращающийся соленоид как электромеханический привод, который можно использовать в качестве выходного устройства для управления физическим процессом.

 В следующем уроке мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых исполнительными механизмами, и устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в соответствующее вращательное движение, используя электромагнетизм.

Тип устройства вывода, которое мы рассмотрим в следующем уроке — это двигатель постоянного тока.

Электромагнит

Электромагнит – это электротехническое устройство, создающее магнитное поле при прохождении через него электрического тока. Электромагниты (ЭМ) применяются практически во всех сферах деятельности человека.

История

В 1824 году учёным Стёржденом был создан первый электромагнит. Конструкция представляла собой подковообразный железный стержень с 18 витками медной жилы. При подключении концов проводника к гальванической батарее устройство приобретало свойства магнита. При весе около двухсот граммов опытный образец электромагнита был способен притягивать металлические предметы массой до 4 кг.

Принцип действия

Чтобы понять, как работают электромагниты, надо рассмотреть их конструкцию. Простое устройство объясняет принцип действия электромагнита. При протекании электрического заряда в теле обмотки возникает излучение магнитного поля, пронизывающее магнитопровод.

Формула магнитного потока

Внутри металла или ферромагнита, в соответствии с законами физики, формируются микроскопические магнитные поля, именуемые доменами. Их поля под внешним воздействием обмотки выстраиваются в определённом порядке. В результате магнитные силы доменов суммируются, образуя сильное магнитное поле, сообщая магнитопроводу способность притягивать массивные металлические предметы.

Важно! Чтобы остановить электромагнитную индукцию, достаточно отключить ЭМ от источника тока. При этом сохранится частица магнитного поля. Такой эффект называют гистерезисом.

Устройство

Электромагнит представляет собой простую конструкцию, состоящую из электромагнитной катушки с металлическим или ферромагнитным сердечником. Добавочной деталью является якорь. Этот элемент используется в реле. Притягиваясь к магниту, он замыкает собой клеммы электроустройства.

Классификация

ЭМ различают по способам создания магнитных полей. Существуют электромагниты трёх разновидностей:

  • электромагнит переменного тока;
  • нейтральный прибор постоянного тока;
  • поляризованный ЭМ постоянного тока.

Магниты, работающие на переменном токе, меняют направление магнитного потока вместе с удвоенной частотой электротока.

Нейтральные ЭМ, подключённые к источнику постоянного тока, создают магнитные потоки, не зависящие от направления электротока.

В поляризованных устройствах ориентировка магнитного потока привязана к направлению электрического тока. Поляризованные ЭМ состоят из двух магнитов. Один из них направляет поляризующий поток магнитного поля на второй электромагнит для его отключения.

Преимущества использования электромагнитов

Главным преимуществом электрического магнита перед постоянным источником магнитного поля заключается в том, что он приводится в рабочее состояние под воздействием электрического тока.

То есть, когда нужно оказать магнитное влияние на определённую часть пространства, ток включают.

Это позволяет обеспечивать ритмичную работу ЭМ, что с успехом применяется в разных видах электро оборудования, приборов и устройств.

Электромагнит можно обнаружить в электрических счётчиках, сепараторных установках, трансформаторах, теле,- и аудиотехнике и других устройствах.

Мощные магниты установлены на мостовых кранах в цехах металлургических заводов и лебёдках предприятий по сбору металлолома.

Грузоподъёмные электромагниты

Одно из первых применений ЭМ – это динамики. Звуковое устройство в своей основе имеет электромагнит, который заставляет колебаться мембрану в звуковом диапазоне.

ЭМ используются в металлоискателях для обнаружения металлосодержащих предметов под землёй, в воде и различных массивах.

Сверхпроводящий электромагнит

Сверхпроводимостью считают свойство материалов с сопротивлением, близким к нулю. Электромагниты с практически нулевым показателем сопротивления обладают сверхмощным магнитным полем. Сила магнитного воздействия может заставить парить в пространстве такие диамагнетики, как кусочки свинца и органические объекты.

Как было замечено физиками, металлы приобретают свойство сверхпроводимости при сверхнизкой температуре.

Чтобы получить эффект сверхпроводимости, обмотки ЭМ помещают в сосуд Дьюара с жидким гелием, который снабжён клапаном для сброса паров вещества.

Сверхпроводящие магниты применяют в медицинском оборудовании – аппаратах МРТ (магнитный резонансный томограф). В экспериментальных поездах на воздушной подушке применяются сверхпроводящие магниты.

Самый мощный электромагнит

Самые мощные магниты встроены в Большой Адронный Коллайдер. Это ускоритель заряженных частиц, предназначенный для разгона встречных потоков тяжёлых ионов свинца и протонов.

Коллайдер находится на территории Европейского центра ядерных исследований недалеко от Женевы (Швейцария).

В его строительстве принимали участие и проводят исследования около 10 тысяч учёных и инженеров из более, чем 100 стран мира.

Как сделать электромагнит 12в

Самый просто способ, как сделать электромагнит, – это взять обычный гвоздь, провод и батарейку. По всей длине стержня наматывают изолированный провод. Концы проводника прижимают к полюсам батарейки.

Для того чтобы заряд не расходовался зря, один конец провода припаивают к положительному контакту. Другое окончание нужно делать в виде подпружиненной дуги, которую прижимают к клемме батарейки со знаком минус.

На нижнем фото видно, как можно сделать электромагнит в домашних условиях.

Электромагнит своими руками

Обратите внимание! При изготовлении электромагнита с батарейкой можно использовать контактную колодку со старого устройства. Для отключения магнита будет достаточно вынуть батарейку из контактной коробки.

Расчёты

Перед тем, как начать собирать электромагнит своими руками, делают предварительный расчёт его параметров. Элементы конструкции рассчитывают отдельно для ЭМ постоянного и переменного тока.

Для постоянного тока

Перед тем, как производить расчёты, определяются с требуемой величиной магнитодвижущей силы (МДС) катушки. Параметры обмотки должны обеспечивать нужную МДС, в то же время катушка не должна перегреваться, иначе будет потерян изоляционный слой провода намотки. Исходными данными для расчёта являются напряжение в проводе электромагнитной катушки и требуемая величина магнитодвижущей силы.

Методики расчёта электромагнитов постоянного тока постоянно публикуются в сети интернета. Там же можно подобрать формулы для определения МДС, поперечного сечения сердечника и провода обмотки, его длины.

Дополнительная информация. В основном в интернете ищут расчёты электромагнитов на 12 вольт, сделанных своими руками. В зависимости от потребностей, можно пойти разными путями расчётов. В основном выбирают «рецепты» по определению сечения и длины провода обмотки с питанием от стандартной батарейки формата «А» или «АА».

Для переменного тока

Основой для ЭМ переменного тока является расчёт обмотки. Как и в предыдущем случае, руководствуются исходными требованиями величины МДС.

Несмотря на большое количество рекомендуемых формул расчёта, чаще всего «способности» устройства определяют опытным подбором параметров деталей его конструкции.

Методики расчёта ЭМ переменного тока всегда можно найти во всемирной информационной паутине (интернете).

Примеры использования ЭМ

В качестве примеров применения электромагнитов можно привести следующие приборы:

  • телевизоры;
  • трансформаторы;
  • пусковые устройства автомобилей.

Телевизоры

Современные жилища, как правило, заполнены различными электроприборами. Находясь вблизи телеприёмника, они могут воздействовать магнитной индукцией на экран телевизора (ТВ). В ТВ уже существует встроенная защита от намагничивания экрана. Если на поле дисплея появились разноцветные пятна, то надо выключить прибор на 10-20 минут. Встроенная защита уберёт намагниченность экрана.

В некоторых случаях этот способ не оказывает нужную помощь. Тогда применяют специальный электромагнит, который называют дросселем. Это своеобразная катушка индукции. Прибор подключают к розетке бытовой электросети и проводят им вдоль и поперёк экрана. В результате наведённые магнитные поля поглощаются дросселем.

Трансформаторы

Конструкция трансформаторов очень схожа со строением электромагнитов. И там, и там есть обмотки и сердечники. Отличие трансформатора от ЭМ состоит в том, что у первого магнитопровод имеет замкнутую форму. Поэтому суммированная магнитная сила обнуляется встречными магнитными потоками.

Пусковое устройство автомобиля

Стартер автомобиля работает как пусковое устройство двигателя. Он включается на время заводки мотора. Временная передача стартового усилия на коленвал двигателя обеспечивается втягивающим электромагнитом.

При повороте ключа в замке зажигания ЭМ втягивает шестерню в зубцы коленвала. Во время контакта электродвигатель стартера проворачивает мотор до возникновения цикла сгорания топлива в цилиндрах мотора. Затем тяговое реле отключает электромагнит, и шестерня стартера возвращается в исходное положение. После чего автомобиль может двигаться.

Электромагниты настолько плотно вошли в сферу деятельности человека, что существование без них немыслимо. Нехитрые устройства можно встретить повсеместно. Знание принципа их действия позволит домашнему мастеру справляться с мелким ремонтом бытовых электротехнических устройств.

Видео

Как самому сделать электромагнит. Электромагнит своими руками — варианты сборки. А ты знаешь

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.

Самый простой набор для изготовления электромагнита

Что понадобится:

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.

Зачищаем концы медного провода

Шаг 1

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.

Наматываем медный провод вокруг гвоздя

Шаг 2

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.

Подсоединяем провод к батарейке

Шаг 3

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.

Электромагнит работает!

Как повысить силу магнитного поля

Если полученный магнит кажется вам недостаточно мощным, попробуйте увеличить количество витков медного провода. Не забывайте о том, что, чем дальше расположены провода от железной сердцевины, тем меньше будет воздействие их на металл. Другой способ — подключить более мощный источник питания. Но и тут нужно быть осторожнее. Слишком сильный ток разогреет сердечник. При высоком нагреве плавится изоляция, и электромагнит может стать опасным.

Подключили мощный источник питания — магнит стал мощнее

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.

Для многих людей магнит до сих пор является загадкой, хотя с данным металлом и явлением в принципе, люди познакомилась очень давно. Уже тогда была разработана целая система по изготовлению различных магнитов. Сегодня же это далеко не редкость и даже мощные магниты можно сделать в домашних условиях.

Создание магнита с подручных средств

Конечно, для многих это покажется даже чем-то сверхъестественным и возможно даже будет шоком, но даже сейчас, сидя дома, большинство людей могут изготовить магнит своими руками. Ниже представлено четыре способа, в которых описано, как сделать мощный магнит в домашних условиях.

Способ №1

Первый и наверняка поэтому самый простой способ: для его осуществления нужно лишь взять любой предмет, который можно намагнитить (предмет должен быть металлическим) и провести им несколько раз вдоль постоянного магнита, причем делать это следует только в одном направлении. Но, к сожалению, такой магнит будет недолговечным и очень быстро потеряет свои магнитные свойства.

Способ №2

Данный метод намагничивания производится с помощью батарейки или аккумулятора на 5 или 12 вольт. Чаще всего он применятся для намагничивания отверток и выполняется следующим образом:

Берется медная проволока определенной длины, которой будет достаточно для того, чтобы обмотать стержень отвертки 280 — 350 раз. Лучше всего подходит проволока из трансформаторов, или та, что предназначена для их производства.
Изолируется предмет, в данном случае, при помощи изоленты выполняется обмотка всего стержня отвертки.
Выполняется сама обмотка и подключение ее к батарее. Один конец — к плюсу, другой – к минусу. Обмотку следует проводить виток к витку, равномерно. Изоляция также должна быть плотной.

В результате данных манипуляций, с отверткой будет намного приятнее работать. Такой операцией можно превратить любые старые ненужные отвертки в действительно удобный инструмент.

Способ №3

Этот вариант описывает то, как сделать мощный магнит довольно простым способом. На самом деле он полностью уже был описан выше, но конкретно этот способ подразумевает под собой другой материал. В данном случае будет использоваться обычный металл, а точнее небольшой кусок из него, желательно кубической формы и более мощная катушка. Теперь количество витков нужно увеличить в 2-3 раза, чтобы намагничивание прошло успешно.

Способ №4

Этот метод очень опасен и категорически запрещен для исполнения людьми, не являющимися профессионалами в сфере электрики. Выполняется строго с соблюдением техники безопасности, главное помнить, что ответственность за жизнь и здоровье несете только Вы и никто больше.

Он рассказывает о том, как сделать сильный магнит в домашних условиях, при этом затратив небольшую сумму денег. В этом случае будет использоваться еще более мощная катушка, намотанная исключительно из меди, а также плавкий предохранитель для сети в 220 вольт.

Предохранитель нужен для того, чтобы катушку можно было вовремя отключить. Сразу же после подключения в сеть он сгорит, но при этом за такой промежуток времени успеет пройти процесс намагничивания. Сила тока в таком случае будет максимальной для сети и магнит будет достаточно мощным.

Мощный электромагнит своими руками

Во-первых, нужно разобраться с тем, что это такое. Электромагнит представляет из себя целое устройство, которое при подаче на него определенного тока, работает как обычный магнит. Сразу же после прекращения он теряет эти свойства. О том, как сделать мощный магнит из обычной катушки и железа было описано выше. Так вот, если вместо железа использовать магнитопровод, то как раз и получится тот самый электромагнит.

Для того, чтобы разобраться с тем, как сделать сильный магнит в домашних условиях, который будет работать от сети, нужно всего лишь вспомнить немного информации из курса школьной физики и понять, что при увеличении катушки, а также магнитопровода, возрастет и мощность магнита. Но при этом потребуется больше тока, для раскрытия полного потенциала магнита.

Но самыми мощными все же остаются именно неодимовые, они обладают всеми самыми желанными свойствами и при своей силе имеют небольшой размер и вес. О том, как делать неодимовые магниты собственными руками и возможно ли это вообще и пойдет речь дальше.

Изготовление неодимового магнита

Из-за сложного состава и специальной методики производства, вопрос о том, как сделать неодимовый магнит своими руками в домашних условиях отпадает сам собой. Но многих все же интересует, как делать неодимовые магниты, ведь, казалось бы, если можно сделать обычный магнит, то и неодимовый также вполне реально изготовить.

Но все не так просто, как кажется в действительности. Производством таких магнитов занимаются серьезные компании, они используют специальные технологии очень мощного намагничивания материала. И это помимо того, что используется достаточно сложный в добыче и производстве сплав. Поэтому на данный вопрос можно четко ответить – никак. Если у кого-то получится это сделать, то он с легкостью сможет открыть свое производство, так как необходимое оборудование у него уже будет.

Применение созданных магнитов

Применение в промышленно-хозяйственных целях

Применяются в различных электроприборах. Особенно часто встречаются в устройствах, оборудованных динамиками. Любая динамическая головка включает в себя магнит, ферритовый или неодимовый, в редких случаях используются и другие. Также используются магниты в мебельном производстве, игрушках. На производствах, при фильтрации сыпучих материалов.

Применение в домашних условиях

Магниты на холодильник – это одно из самых распространенных направлений применения магнитов. Также некоторые используют их для остановки счетчиков, для того чтобы снизить плату на коммунальные услуги, но делать так категорически запрещено, да и нецелесообразно.

Заключение

Исходя из этой статьи можно понять то, как сделать мощный магнит в домашних условиях, при этом не затратив на это каких-то особых усилий и материальных средств. Но не стоит экспериментировать с мощной сетью людям, которые не разбираются в электричестве и вообще не имеют представления о том, как это работает, потому как это серьезно и очень опасно для жизни человека.

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.

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.
  • 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 электромагнит?

Электромагнит – это довольно простое устройство, которое можно использовать, как для развлечений, так и для построения всевозможных электрических схем. В этой статье мы поговорим о том, как сделать электромагнит своими руками в домашних условиях. Для этого нам не потребуются какие-то особые знания физики или сложные составные элементы.

Что нам понадобится

Для того чтобы создать электрический магнит, нам потребуются: железный гвоздь, катушка медной проволоки, блок питания или батарейка, выключатель, ножницы и паяльник. Сразу отметим, что не стоит брать слишком толстую проволоку, лучше выбирать изделия со средним диаметром. Что касается размеров гвоздя, тут принципиальной разницы нет, все зависит от ваших конечных целей. Более того, если гвоздя у вас нет, вы можете найти что-то похожее. Например, какой-нибудь металлический стержень. Обращаем вашем внимание также на то, что главное в стержне или гвозде – это его форма. Кривые изделия нам не подойдут.

Как сделать мощный электромагнит: инструкция

На первом этапе необходимо взять наш гвоздь и аккуратно намотать на него проволоку. Важно, чтобы каждый виток плотно и равномерно прилегал друг к другу. Делаем примерно 3-4 слоя из проволоки. Будьте максимально аккуратны, так как если вы разорвете проволоку, вам придется начать все с начала. На следующем этапе необходимо вывести два конца намотанного провода и подключить их к элементу питания. По желанию, вы можете добавить в цепь выключатель, это упростит работу с магнитом. Далее тщательно все перепаиваем. Теперь ваш электромагнит готов!

Принцип работы

Работает электрический магнит по очень простому принципу. При подаче на катушку тока, она намагничивается и начинает «примагничивать» металлические элементы. Мощность сделанного вами изделия прямо пропорционально зависит от количества витков и слоев меди. Таким образом, чем больше вы накрутите меди – тем мощнее будет ваш магнит. Если в ходе изготовления у вас возникли какие-либо трудности – просмотрите, как сделать электромагнит на видео в Интернете.

Когда электричество идет по проводу, оно создает вокруг себя магнетизм. Чтобы его усилить, ты можешь либо свернуть провод спиралью, либо намотать витки вокруг чего-нибудь, сделанного из стали или железа, либо увеличить количество витков или увеличить электрический поток – а можешь сделать все вместе. Сегодня мы займемся проведением интересного опыта, и сделаем самый настоящий электромагнит.

Чтобы собрать электромагнит, тебе потребуется

Новая батарейка типа С

Примерно 1м тонкого провода в пластмассовом изоляционном покрытии

Большой, толстый стальной шуруп длиной около 8 см

Кусачки или старые ножницы

Клейкая лента (по желанию)

Металлические скрепки для бумаги

Собираем электромагнит

1. Сними изоляцию с концов провода, чтобы оголить достаточную длину проволоки, чтобы можно было прикрепить ее к контактам батарейки.

2. Отступи примерно на 10 см, а затем начни наматывать провод на шуруп и сделай около двадцати плотных, близких друг к другу оборотов вокруг него. Начав с одного конца и двигаясь к противоположному.

3. Если захочешь, можешь закрепить витки на месте клейкой лентой.

4. Продолжай наматывать провод на шуруп поверх предыдущего ряда, продвигаясь обратно к тому концу, с которого начали.

5. Просмотри, сколько скрепок притянется к концу шурупа до и после того, как ты присоединишь зачищенные концы провода к батарейке.

Постарайся подключать батарейку каждый раз только на пять или шесть секунд, иначе ее заряд быстро закончится. Чтобы сделать еще более сильный электромагнит, можешь использовать девяти вольтовою батарейку.

А ты знаешь?

Чистое железо теряет свои магнитные свойства при отсоединении от батарейки, а сталь остается намагниченной. Шуруп, возможно, останется слабым магнитом после окончания опыта.

Ты можешь изучить еще несколько увлекательных и любопытных опытов на других страницах раздела. Например, ты можешь создать , соорудить , вырастить

 

Как сделать электромагнит дома. Как сделать сильный магнит своими руками в домашних условиях? Создание магнита с подручных средств

Человек впервые познакомился с магнитом еще в древности. Однако очень быстро этот естественный камень перестал удовлетворять потребности людей. Именно тогда и была разработана технология изготовления магнитов. Конечно, с тех пор прошло много времени. Технология значительно изменилась, и теперь появилась возможность изготовить магнит в домашних условиях. Для этого не нужно обладать особенными навыками и знаниями. Достаточно иметь под рукой все необходимые материалы и инструменты. Итак, изготовление магнита выглядит следующим образом.

Магнитомягкие материалы

Все материалы, способные к намагничиванию, можно разделить на магнитомягкие и магнитотвердые. Между ними существует значительная разница. Так, магнитомягкие материалы сохраняют магнитные свойства недолго.

Можно провести эксперимент: проведите несколько раз по сильному магниту железным брусочкам. В результате материал приобретет свойства притягивать другие металлические предметы. Однако изготовление обладающего этими способностями, в данном случае невозможно.

Магнитотвердые материалы

Подобные материалы получаются в результате намагничивания обычного куска железа. В данном случае свойства сохраняются значительно дольше. Однако они полностью исчезают при ударе предмета о достаточно твердую поверхность. Также разрушаются, если нагреть материал до 60 градусов.

Что понадобится

В заключение

Изготовление постоянных магнитов в домашних условиях — процесс достаточно простой. Однако при использовании определенных схем следует соблюдать аккуратность.

Самым мощным из постоянных магнитов считается неодимовый. Изготовить его в домашних условиях можно, однако для этого требуется заготовка из редкоземельного металла — неодима. Помимо этого, применяют сплав бора и железа. Такая заготовка намагничивается в магнитном поле. Стоит отметить, что такое изделие обладает огромной силой и теряет только 1 процент своих свойств в течение ста лет.

Для того дабы сделать сильный электромагнит
, возьмите отличный магнитопровод, обмотайте его изолированным проводником и подключите к источнику тока. Мощность такого электромагнит
а дозволено регулировать разными методами.

Вам понадобится

  • кусок низкоуглеродистой электротехнической стали цилиндрической формы, отчужденный медный провод, источник непрерывного тока.

Инструкция

1.
Возьмите заготовку из электротехнической стали и старательно, виток к витку обмотайте ее изолированным медным проводом. Провод возьмите среднего сечения, для того, дабы вместилось как дозволено огромнее витков, но в то же время не слишком тонкий, дабы он не перегорел от крупных токов.

2.
Позже этого подсоедините провод к источнику непрерывного тока через реостат, если в самом источнике нет вероятности регулировать напряжение. Для такого магнита абсолютно довольно источника, тот, что выдает до 24 В. Позже этого переведите ползунок реостата на наивысшее сопротивление либо регулятор источника на минимальное напряжение.

3.
Медлительно и осмотрительно увеличивайте напряжение. При этом появится характерная вибрация, сопровождаемая звуком, тот, что дозволено слышать при работе трансформатора – это типично. Непременно контролируйте температуру обмотки, от того что от этого зависит продолжительность работы электромагнит
а. Доведите напряжение до того значения, при котором медный провод начнет очевидно нагреваться. Позже этого отключите ток и дайте обмотке остынуть. Вновь включите ток и с подмогой таких манипуляций обнаружьте наивысшее напряжение, при котором проводник не будет нагреваться. Это и будет номинальный режим работы сделанного электромагнит
а.

4.
Поднесите к одному из полюсов работающего магнита тело из вещества, которое содержит сталь. Оно должно прочно притянуться к пятаку магнита (пятаком считаем основание стального сердечника). Если сила притяжения неудовлетворительна, возьмите провод с большей длиной и наложите витки несколькими слоями, пропорционально увеличивая магнитное поле. При этом сопротивление проводника увеличится, и его регулировку необходимо будет проводить вновь.

5.
Дабы магнит класснее притягивал, возьмите сердечник подковообразной формы и обмотайте проводом его прямые участки – тогда поверхность притяжения и его сила увеличится. Дабы увеличить силу притяжения, сделайте сердечник из сплава железа и кобальта, проводимость магнитного поля которого несколько выше.

Люди давным-давно подметили, что при пропускании электрического тока через катушку, намотанную из металлического провода, создается магнитное поле. А если, поместить внутри этой катушки какой-нибудь металл, ферромагнетик (сталь, кобальт, никель и т.п.), то результативность магнитного поля повышается в сотни, а то и в тысячи раз. Так и возник на свет электромагнит
, тот, что и в наше время является необходимой частью многих электротехнических устройств.

Вам понадобится

  • Гвоздь, плоскогубцы, эмалированный провод, кембрик (изоляция от проводов), источник питания, бумага, изолента.

Инструкция

1.
Возьмите толстый гвоздь и плоскогубцами откусите от него острый кончик. Место среза обработайте напильником, так дабы торец гвоздя был ровным и гладким. После этого, обожгите его в печке, дайте ему самому остыть на воздухе и отчистите от нагара.

3.
Возьмите эмалированный провод и плотно, виток к витку намотайте его на кембрик, когда намотаете один слой, оберните его бумагой и наматывайте дальнейший. Чем огромнее намотаете витков, тем огромнее будет результативность электромагнит
а. Позже окончания намотки выведите провода наружу, оберните конечный слой обмотки бумагой и замотайте изолентой. Очистите концы проводов от эмали и подключите их к источнику тока, электромагнит
будет притягивать к себе металлические предметы.

Видео по теме

Обратите внимание!

Не подключайте электромагнит на основе гвоздя к сетевому напряжению в 220 вольт.

Полезный совет

Отличнее каждого применять непрерывный ток, результативность будет огромнее. Для переменного тока, сердечник уместно сделать наборный из электротехнической стали, скажем от ветхого трансформатора, дабы минимизировать вихревые токи, возникающие в нем. Чем огромнее площадь сердечника, тем результативней электромагнит.

Источником
тока
именуется устройство, где происходит реформирование энергии какого-нибудь вида в электрическую энергию. В нем происходит работа, в основе которой лежит распределение правильно и негативно заряженных частиц, накапливающихся на полюсах источника.

Вам понадобится

  • угольный стержень, нашатырный спирт, клейстер, цинковый сосуд, оцинкованное сталь, поваренная соль, питьевая сода, монеты, лимон, яблоко, вольтметр, гальванометр

Инструкция

1.
Сделайте химический источник тока
, в котором за счет химических реакций произойдет реформирование внутренней энергии в электрическую.Примером этому служит гальванический элемент, где угольный стержень вставлен в цинковый сосуд.

2.
Разместите стержень в полотняный мешочек, заблаговременно наполните его смесью угля с оксидом марганца.

3.
Используйте в элементе клейстер из муки на растворе нашатырного спирта. Во время взаимодействия цинка с нашатырем, угольный стержень приобретает правильный заряд, а цинк – негативный. Между цинковым сосудом и заряженным стержнем возникнет электрическое поле. В этом источнике тока
позитивным электродом будет являться уголь, негативным – цинковый сосуд.

4.
Сделайте батарею, объединив несколько сходственных гальванических элементов. Источники тока
на этой основе применяются в ИБП, а также в бытовых самостоятельных электроприборах. На их основе производят аккумуляторы для автомобилей, электромобилей и сотовых телефонов.

5.
Возьмите электрическую лампу без стеклянного баллона, вверните ее в патрон, заблаговременно укрепленный на подставке. Объедините с гальванометром. Если нагреть место соединения спирали с проволочкой спичкой, то прибор покажет присутствие тока
.

6.
Возьмите яблоко либо лимон и воткните в него медную проволоку. Прикрепите на маленьком расстоянии оцинкованное сталь. Получится батарейка, т.е. гальванический элемент. Если измерить вольтметром напряжение на этой батарейке, то оно будет около 1 В. Дозволено также сделать огромную батарею, подключив элементы ступенчато.

7.
Возьмите по пять «белых» и «желтых» монет. Разложите их, чередуя между собой. Проложите между ними прокладки, исполненные из газеты, заблаговременно смоченной в растворе традиционной поваренной соли. Поставьте их столбиком и сожмите. Подсоединив вольтметр к первой «белой» и последней «желтой» монете, дозволено найти напряжение, а прикоснувшись, даже получить легкий удар электрическим током. Все металлические детали заблаговременно следует очистить от жира.

Видео по теме

Создание сильных электромагнитов
– это трудная техническая задача. В промышленности, как, собственно, и в повседневной жизни магниты огромный мощности нужны. В ряде государств теснее даже работают поезда на магнитной подушке. Машины с электромагнитным мотором скоро массово появятся и у нас под маркой «Ё-мобиль». Но как создаются магниты крупный мощности?

Инструкция

1.
Сразу стоит подметить, что магниты делятся на несколько классов. Есть непрерывные магниты – это, как водится, куски определённого металла и сплава, владеющие определённым магнетизмом без стороннего воздействия. А есть также электромагниты. Это технические приборы, в которых магнитное поле создаётся путём проведения электрического тока через особые катушки.

2.
Из непрерывных магнитов
к категории сильных дозволено отнести только неодимовые. При относительно маленьком размере, они имеют примитивно ошеломляющие магнитные колляции. Во-первых, свои магнитные свойства они теряют только на 1% за сто лет. Во-вторых, при относительно маленьких размерах, они имеют большую магнитную силу. Изготавливаются неодимовые магниты неестественно. Для их создания нужен редкоземельный металл неодим. Также применяется сталь и бор. Полученный сплав намагничивается в магнитном поле. В результате, неодимовый магнит готов.

3.
В промышленности же повсюду используются сильные электромагниты. Их конструкция куда труднее, чем у непрерывных магнитов
. Для создания сильного электромагнита нужна катушка, состоящая из обмотки из медного провода, а также железного сердечника. Сила магнита в данном случае зависит только от силы тока, проведённого через катушки, а также числа витков провода на обмотке. Стоит подметить, что при определённой силе тока намагничивание железного сердечника подвергается насыщению. Следственно самые сильные индустриальные магниты изготовляются без него. Взамен этого добавляется ещё некоторое число витков провода. В большинстве же сильных индустриальных магнитах с железным сердечником число витков провода редко превышает десяти тысяч на метр, а применяемая сила тока – 2-х ампер.

Фактически всякий домашний мастер начинал свое знакомство с физикой в детстве с постройки электромагнита
. Если у вас подрастает сын, пришла пора и ему совместно с вами собрать данный несложный прибор, позже чего он наверно заинтересуется наукой и техникой и в будущем тоже станет домашним мастером. Да и вам наверно будет небезынтересно припомнить детство.

Вам понадобится

  • Несколько метров изолированного провода
  • Изолента
  • Гвоздь
  • Паяльник, припой и нейтральный флюс
  • Кусачки
  • Две батарейки AA и отсек для них
  • Лампочка на 3,5 В, 0,26 А
  • Выключатель
  • Скрепки

Инструкция

1.
Возьмите гвоздь и обмотайте его слоем изоленты таким образом, дабы открытой осталась только шляпка.

2.
Возьмите несколько метров изолированного провода и намотайте его на гвоздь внавал.

3.
Концы провода зачистите. Объедините ступенчато батарейный отсек, лампу и получившийся электромагнит.

4.
Вставьте в батарейный отсек батарейки и включите выключатель. Лампа засветится.

5.
Удостоверитесь, что гвоздь начал притягивать к себе скрепки.

6.
Гвоздь исполнен из магнитомягкой стали. Это обозначает, что остаточную намагниченность он если и сберегает, то недолго. Позже того, как вы отключите электромагнит, он стремительно утратит способность притягивать скрепки. Существуют также магнитотвердые сорта стали. Изделие из такой стали, будучи некогда намагниченным, после этого длинно сберегает это качество.

7.
Намагнитьте с поддержкой электромагнита
скрепку. Она должна сберегать намагниченность дольше, чем гвоздь. Еще дольше ее сберегает отвертка. В ряде случаев, намагниченная отвертка гораздо комфортнее, чем ненамагниченная. Но учтите, что пользоваться такими отвертками любят не все. Некоторым домашним мастерам намагниченные отвертки, напротив, кажутся дюже неудобными.

8.
Проведите такой навык. Поднесите к электромагниту скрепку – она притянется к нему. К этой скрепке поднесите иную, к ней – еще одну, составив тем самым цепочку из скрепок. Скрепки будут держаться друг на друге, пока вы не отключите электромагнит. Позже же его отключения цепочка скрепок стремительно распадется.

9.
На скорость намагничивания и размагничивания стальных изделий влияют механические воздействия. Удостоверитесь в этом так. Включите электромагнит, слегка постучите по шляпке гвоздя, позже чего отключите его. Намагниченность сохранится несколько дольше. Если же постучать по шляпке гвоздя, когда электромагнит отключен, он и размагнитится стремительней.

10.
Поднесите к электромагниту непрерывный магнит, имеющий приблизительно ту же силу, что и электромагнит. Удостоверитесь, что разноименные полюса магнитов притягиваются, а одноименные – отталкиваются. Поменяв полярность питания электромагнита
, вы найдете, что его полюса также поменялись местами.

11.
Обратите внимание, что, будучи включенной через электромагнит, лампа неторопливей набирает яркость, а при размыкании выключателя между его контактами проскакивает искра, которая не отслеживается без электромагнита
. Это проявляет себя так называемая самоиндукция. О том, что это такое, ваш сын узнает в старших классах на уроках физики, либо, если это ему увлекательно теснее теперь, прочитает в интернете.

Обратите внимание!

Не подключайте электромагнит к батарейкам напрямую, без лампы.Не касайтесь оголенных концов проводов в момент отключения электромагнита, дабы не получить удар напряжением самоиндукции.

Видео по теме

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.

Самый простой набор для изготовления электромагнита

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.

Зачищаем концы медного провода

Шаг 1

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.

Наматываем медный провод вокруг гвоздя

Шаг 2

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.

Подсоединяем провод к батарейке

Шаг 3

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.

Электромагнит работает!

Как повысить силу магнитного поля

Если полученный магнит кажется вам недостаточно мощным, попробуйте увеличить количество витков медного провода. Не забывайте о том, что, чем дальше расположены провода от железной сердцевины, тем меньше будет воздействие их на металл. Другой способ — подключить более мощный источник питания. Но и тут нужно быть осторожнее. Слишком сильный ток разогреет сердечник. При высоком нагреве плавится изоляция, и электромагнит может стать опасным.

Подключили мощный источник питания — магнит стал мощнее

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.

В этом видео уроке канал «Э+М» рассказал о том, что такое электромагнит. Также показал, как сделать его руками с напряжением питания 12 вольт и поставил серию опытов с его использованием. Показал, как увеличить эффективность.

Для начала немного теории истории. В начале 19 века датский физик Эрстед обнаружил связь между электричеством и магнетизмом. Ток, проходящий через проводник, находящийся рядом с компасом, отклоняет его стрелку в сторону проводника. Это свидетельствует о наличии магнитного поля вокруг проводника. Также выяснилось, что если в намотать проводник в катушку, его магнитные свойства усилится. В катушке с проводом, так называемом соленоиде, образуются магнитные линии, такие же, как и в постоянном магните.

В зависимости от того, какой стороной понесем катушку к компасу, он будет отклоняться в ту или иную сторону. Так как в катушке образовались два полюса: северный и южный. Можно изменить направление электрического тока, когда поменяются полюса. Для эксперимента автор канала намотал 2 одинаковые катушки. Первая катушка 260 витков, сопротивление 7 ом. 2 в два раза больше. 520 витков, сопротивление 15 ом. Питание будет осуществляться от источника постоянного тока. Напряжение 12 вольт. В данном случае это компьютерный блок питания. Также подойдет свинцовый аккумулятор.

Начнем эксперименты с первой катушке, у которой 260 витков. Мультиметр установлена в режиме измерения тока. Он покажет ток в амперах, текущий через катушку. Как видим показатель 1,4 ампера. Этого достаточно, чтобы притянуть маленькие металлические предметы. Попробуем объект побольше. Пусть это будет железный рубль. Катушка не может справиться с этой нагрузкой. Попробуем провести тот же опыт со второй катушкой. Ток здесь составляет 0,7 ампера. Это в 2 раза меньше, чем у 1. При том же напряжении 12 вольт. Она также не может притянуть рубль. Что можно сделать, чтобы увеличить магнитные свойства нашей катушки? Попробуем ставить железный сердечник. Для этого используем болт. Теперь он выступит в качестве магнитопровода. Последний способствует прохождению магнитного потока через себя, увеличивает соответствующие свойства соленоида. Теперь наша конструкция превратилась в электромагнит. Он уже с легкостью справляется с рублем. Ток остался таким же, 1,4 ампера.

Поэкспериментируем дальше и посмотрим, сколько таких предметов может притянуть магнитная катушка.Электромагнит нагрелся, значит его сопротивление увеличилось. Чем больше сопротивление, тем меньше ток. Тем меньше магнитное поле катушка создаёт. Дадим а полностью остыть электромагниту и повторим экспериментов. В этот раз нагрузкой станут 12 монет. Как видим, нижние монеты при снижении тока начали сами отпадает. Сколько не пытался ведущий экспериментировать, удалось поднять не более такой нагрузки.

Проведем тот же опыт со второй катушкой. У него два раза больше витков. Посмотрим, сильнее ли она, чем предыдущая.Смотрите продолжение о электромагните на 12 вольт на видео с 6 минуты.

izobreteniya.net

Как сделать самодельный электромагнит

В этом видеоролике канала Креосан показано, как сделать самостоятельно электрический магнит. Нужно взять трансформатор от микроволновки, распилить его и достать обмотки. Также подойдут и другие трансформаторы. Но мощные и доступные только в микроволновках.

Нам понадобится первичная обмотка. Мы его только включили в сеть, а он уже начинает вибрировать. Что же будет, когда он будет притягивать железо? Настало время испытать electromagnet. На него можно подавать 12, 24, 36, 48, 110, 220 вольт. При этом может быть постоянный и переменный ток. Включаем аккумулятор от ноутбука и посмотрим, на что способен самодельный электромагнит при напряжении 12 вольт. Берем орешек и при участии электромагнита плющим его дверью. Как видите, с орешком он легко расправился. Попробуем поднять что-то потяжелее. Например крышку от канализационного люка.

Есть идея простого измерителя пульсаций.

Простейший электромагнит за 5 минут

Далее. Еще один канал (HM Show) выпустил ролик по той же теме.Он показал, как сделать простой электромагнит за 5 минут. Для изготовления устройства своими руками понадобится стальной стержень, медная проволока и любой изолирующий материал.

Для начала изолируем стальной стержень строительным скотчем, излишки материала отрезаем. Необходимо намотать медную проволоку на изолирующий материал так, чтобы было как можно меньше воздушных зазоров. От этого зависит сила магнита, также от толщины медной проволоки, количества витков и силы ток. Данные показатели нужно подбирать экспериментально. После того, как намотали проволоку, обмотать её изолирующим материалом.

Зачищаем концы проволоки. Подключаем магнит к блоку питания и подаем напряжение четыре вольта с силой тока 1 ампер. Как видим, болтики плохо магнитятся. Чтобы усилить магнит, увеличиваем силу тока до 1,9 ампера и результат сразу меняется в лучшую сторону! С данной силой тока можем уже поднимать и не только болтики, но и кусачки с плоскогубцами. Попробуйте изготовить с использованием батарейки, а получившийся результат написать в комментариях.

izobreteniya.net

Как сделать электромагнит своими руками в домашних условиях

Такое устройство удобно тем, что его работой легко управлять при помощи эл/тока – менять полюса, силу притяжения. В некоторых вопросах оно становится поистине незаменимым, а часто используется как конструктивный элемент различных самоделок. Своими руками сделать простой электромагнит несложно, тем более что практически все необходимое можно найти в каждом доме.

Что понадобится

  • Любой подходящий образец из железа (оно хорошо магнитится). Это будет сердечник электромагнита.
  • Проволока – медная, обязательно с изоляцией, чтобы предотвратить прямой контакт двух металлов. Для самодельного эл/магнита рекомендуемое сечение – 0,5 (но не более 1,0).
  • Источник постоянного тока – батарейка, АКБ, БП.

Дополнительно:

  • Соединительные провода для подключения электромагнита.
  • Паяльник или изолента для фиксации контактов.

Это общая рекомендация, так как электромагнит изготавливается с определенной целью. Исходя из этого, и подбираются составные части схемы. А если он делается в домашних условиях, то какого-то стандарта и быть не может – подойдет все, что есть под рукой. Например, применительно к первому пункту в качестве сердечника нередко используют гвоздь, дужку замка, отрезок железного стержня – выбор вариантов огромный.

Порядок изготовления

Обмотка

Медный провод аккуратно, виток за витком, накручивается на сердечник. При такой скрупулезности КПД электромагнита будет максимально возможным. После первого «прохода» по железному образцу проволока укладывается вторым слоем, иногда и третьим. Это зависит от того, какая мощность устройства требуется. Но направление намотки должно быть неизменным, иначе произойдет «разбалансировка» магнитного поля, и электромагнит вряд ли что-то сможет притянуть к себе.

Чтобы понять смысл протекающих процессов, достаточно вспомнить уроки физики из курса средней школы – движущиеся электроны, создаваемое ими ЭМП, направление его вращения.

После окончания намотки проволока обрезается так, чтобы выводы было удобно подключить к источнику питания. Если это батарейка – то напрямую. При использовании БП, аккумулятора или иного прибора понадобятся соединительные провода.

Что учесть

С количеством слоев есть определенные сложности.

  • С увеличением витков повышается реактивное сопротивление. Значит, сила тока начнет снижаться, а притяжение станет более слабым.
  • С другой стороны, повышение номинала тока вызовет нагрев обмотки.

Именно поэтому ориентироваться на сторонние советы «бывалых и повидавших» не стоит. Есть конкретный сердечник (со своей магнитной проводимостью, размерами, сечением), проволока и источник питания. Поэтому придется экспериментировать, добиваясь оптимального сочетания таких параметров, как ток, сопротивление и температура.

Подробно принцип действия работы электромагнита описан в следующем видео:

Подключение
  • Зачистка выводов «медяшки». Проволока изначально покрыта несколькими слоями лака (в зависимости от марки), а он, как известно – изолятор.
  • Спаивание медного и соединительного проводов. Хотя это и непринципиально – можно сделать скрутку, изолировав ее трубкой ПВХ или клейкой лентой.
  • Фиксация вторых концов проводов на зажимах. Например, типа «крокодил». Такие съемные контакты позволят легко менять полюса электромагнита, если это понадобится в процессе его применения.
  • Для изготовления мощного электромагнита домашние умельцы нередко используют катушку от МП (магнитного пускателя), реле, контакторов. Они есть и на 220, и на 380 В.

Железный сердечник подобрать по ее внутреннему сечению несложно. Для удобства управления в схему нужно включить реостат (переменное сопротивление). Соответственно, такой эл/магнит подключается уже к розетке. Сила притяжения регулируется изменением R цепи.

  • Можно повысить мощность электромагнита за счет увеличения сечения сердечника. Но только до определенных пределов. И здесь придется экспериментировать.
  • Прежде чем делать эл/магнит, необходимо убедиться, что выбранный образец железа для этого подходит. Проверка достаточно простая. Берется обычный магнитик; в доме много чего есть на таких «присосках». Если он притянет подобранную для сердечника деталь, можно использовать. При отрицательном или «слабом» результате лучше поискать другой образец.

Сделать электромагнит достаточно просто. Все остальное зависит от терпения и сообразительности мастера. Возможно, чтобы получить то, что нужно, придется поэкспериментировать – с напряжением питания, сечением проволоки и так далее. Любая самоделка требует не только творческого подхода, но и времени. Если его не пожалеть, то отличный результат обеспечен.

electroadvice.ru

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.

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.
  • 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.

Электромагнит представляет собой особый тип магнита, в котором магнитное поле создается посредством воздействия электрического тока на этот магнит. При отсутствии тока магнитное поле исчезает, и такая особенность бывает полезной во многих областях электротехники.

Электромагнит является довольно простым прибором, потому его изготовление является довольно простым и недорогим занятием. Даже в некоторых школах показывают учащимся основную технику изготовления электромагнитов с помощью провода, гвоздя и аккумулятора. И ученики с удивлением смотрят, как быстро построенный электромагнит поднимает легкие металлические предметы, такие как скрепки для бумаг, булавки и гвозди. Но вы можете также самостоятельно сделать мощный электромагнит постоянного тока, который в несколько раз сильнее, чем те, которые делают в классах.

Итак, для начала положите пальцы на провод в 50 сантиметрах от конца. Оберните провод вокруг верхней части стального штыря (можно взять большой гвоздь), начиная с места, где ваши пальцы лежат на проводе. Выполняйте обмотку плавно и аккуратно до самого конца штыря. Дойдя до конца, начинайте обматывать провод поверх первого слоя, делая новую обмотку в направлении верха штыря. Затем снова оборачивайте проволоку назад по штырю в направлении его низа, делая второй слой. Отрежьте провод от катушки, оставив 50-сантиметровый кусок проволоки в нижней части штыря.

Далее подключите верхний медный провод к отрицательной клемме, а нижний – к положительной клемме аккумулятора. Убедитесь, что провода хорошо контактируют с клеммами. Желательно иметь кнопку включения аккумулятора, или можно поставить контактор на один из концов провода, чтобы подавать питание на электромагнит, замыкая цепь, когда это необходимо. После успешной сборки проверьте работоспособность электромагнита, поднося к нему различные металлические предметы.

Следует заметить, что чем более мощный аккумулятор вы используете, тем мощнее будет и ваш электромагнит. Увеличение напряжения аккумуляторной батареи и использование большего числа слоев электромагнитной катушки увеличивает мощность электромагнита. Но при этом нужно следить за состоянием провода, поскольку он может сильно нагреваться, что в конечном итоге может быть опасно. Если толщина проволоки будет небольшой, то такая проволока будет генерировать больше тепла.

.
&nbsp&nbsp&nbspЕсли Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы,
&nbsp&nbsp&nbspВы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие.

Электромагнит своими руками — варианты сборки

Наряду с постоянными магнитами с 19 века человек стал активно применять в технике и быту магниты переменные, работу которых можно регулировать подачей электрического тока. Конструктивно простой электромагнит представляет собой катушку из электроизоляционного материала с намотанным на ней проводом. При наличии минимума набора материалов и инструментов электромагнит не сложно изготовить самостоятельно. О том, как его сделать мы и расскажем в этой статье.

При прохождении по проводнику электрического тока вокруг провода возникает магнитное поле, при отключении тока поле исчезает. Для усиления магнитных свойств в центр катушки можно вводить стальной сердечник или увеличивать силу тока.

Применение электромагнитов в быту

Электромагниты могут быть использованы для решения целого ряда проблем:

  1. для сбора и удаления стальных опилок или мелких стальных крепежных деталей;
  2. в процессе изготовления различных игр и игрушек совместно с детьми;
  3. для электризации отверток и бит, что позволяет примагничивать шурупы и облегчает процесс их завинчивания;
  4. для проведения различных опытов по электромагнетизму.

Изготовление простого электромагнита

Простейший электромагнит, вполне пригодный для решения небольшого спектра практических бытовых задач может быть изготовлен своими руками без использования катушки.

Для работы приготовьте следующие материалы:

  1. стальной стержень диаметром 5-8 миллиметров или гвоздь на 100;
  2. провод медный в лаковой изоляции диаметром 0,1-0,3 миллиметра;
  3. два куска по 20 сантиметров медного провода в ПВХ изоляции;
  4. изоляционную ленту;
  5. источник электричества (батарейка, аккумулятор и пр.).

Из инструментов приготовьте ножницы или кусачки (бокорезы) для резки проводов, пассатижи, зажигалку.

Первый этап – намотка электропровода. Непосредственно на стальной сердечник (гвоздь) намотайте несколько сотен витков тонкого провода. Вручную этот процесс осуществлять достаточно долго. Воспользуйтесь простейшим приспособлением для намотки. Зажмите гвоздь в патрон шуруповерта или электродрели, включите инструмент и, направляя провод, выполните его намотку. К концам намотанного провода примотайте куски провода большего диаметра и заизолируйте места контакта с помощью изоляционной ленты.

При эксплуатации магнита остается лишь подключить свободные концы проводов к полюсам источника тока. Распределение полярности подключения не оказывает влияния на работу приспособления.

Использование выключателя

Для удобства использования предлагаем слегка усовершенствовать полученную схему. К указанному выше перечню следует добавить еще два элемента. Первый из них – третий провод в ПВХ изоляции. Второй – выключатель любого типа (клавишный, кнопочный и т.д.).

Таким образом, схема подключения электромагнита будет выглядеть так:

  • первый провод соединяет один контакт батарейки с контактом выключателя;
  • второй провод соединяет второй контакт выключателя с одним из контактов провода электромагнита;

третий провод замыкает цепь, соединяя второй контакт электромагнита с оставшимся контактом батарейки.

Используя выключатель, включение и отключение электромагнита будет осуществляться значительно удобнее.

Электромагнит на основе катушки

Более сложный электромагнит изготавливается на основе катушки из электроизоляционного материала – картона, дерева, пластмассы. При отсутствии подобного элемента его несложно сделать самому. Возьмите небольшую трубочку из указанных материалов и приклейте к ней по торцам пару шайб с отверстиями. Лучше, если шайбы будут располагаться на небольшом отдалении от торцов катушки.

Дальнейшие действия аналогичны описанному выше процессу:

намотайте на катушку достаточное количество медного провода в лаковой изоляции;

установите внутрь катушки стальной сердечник;

соберите описанную выше схему подключения электромагнита к источнику тока и используйте приспособление по назначению.

Уважаемые читатели, если у вас остались вопросы, задавайте их, используя форму ниже. Мы будем рады общению с вами 😉

Рекомендуем другие статьи по теме

Создание электромагнита — Задание

(3 Рейтинги)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 4
(3-5)

Требуемое время: 45 минут

Расходные материалы на группу: 2,00 доллара США

Размер группы: 2

Зависимость действий: Нет

Associated Sprinkle: Создание электромагнита! (для неформального обучения)

Тематические области:
Физические науки, физика

Ожидаемые характеристики NGSS:


Резюме

Студенческие отряды исследуют свойства электромагнитов.Они создают свои собственные небольшие электромагниты и экспериментируют, пытаясь изменить свою силу, чтобы собрать больше скрепок. Студенты узнают о том, как инженеры используют электромагниты в повседневной жизни.
Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженеры конструируют электромагниты, которые являются основной частью двигателей. Электромагнитные двигатели — большая часть повседневной жизни, а также промышленности и фабрик.Мы можем даже не осознавать, что ежедневно взаимодействуем с электромагнитами, поскольку используем самые разные двигатели, чтобы облегчить себе жизнь. Обычные устройства, в которых используются электромагнитные двигатели: холодильники, сушилки для одежды, стиральные машины, посудомоечные машины, пылесосы, швейные машины, вывоз мусора, дверные звонки, компьютеры, компьютерные принтеры, часы, вентиляторы, автомобильные стартеры, двигатели стеклоочистителей, электрические зубные щетки, электрические бритвы. , консервные ножи, колонки, музыкальные или магнитофонные проигрыватели и т. д.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

  • Сообщите, что электрический ток создает магнитное поле.
  • Опишите, как сделан электромагнит.
  • Изучите способы изменения силы электромагнита.
  • Перечислите несколько элементов, разработанных инженерами с использованием электромагнитов.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12,
образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) ,
проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика;
внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Ожидаемые характеристики NGSS

3-ПС2-3.Задайте вопросы, чтобы определить причинно-следственные связи электрических или магнитных взаимодействий между двумя объектами, не контактирующими друг с другом.

(Класс 3)

Вы согласны с таким раскладом?


Спасибо за ваш отзыв!

Щелкните здесь, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям.

В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Сквозные концепции
Задавайте вопросы, которые можно исследовать на основе таких закономерностей, как причинно-следственные связи.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Электрические и магнитные силы между парой объектов не требуют, чтобы объекты соприкасались. Размеры сил в каждой ситуации зависят от свойств объектов и их расстояний друг от друга, а для сил между двумя магнитами — от их ориентации относительно друг друга.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Причинно-следственные связи обычно выявляются, тестируются и используются для объяснения изменений.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Ожидаемые характеристики NGSS

3-ПС2-4.
Определите простую конструктивную задачу, которую можно решить, применив научные идеи о магнитах.

(Класс 3)

Вы согласны с таким раскладом?


Спасибо за ваш отзыв!

Щелкните здесь, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям.

В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Сквозные концепции
Определите простую проблему, которую можно решить путем разработки нового или улучшенного объекта или инструмента.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Электрические и магнитные силы между парой объектов не требуют, чтобы объекты соприкасались. Размеры сил в каждой ситуации зависят от свойств объектов и их расстояний друг от друга, а для сил между двумя магнитами — от их ориентации относительно друг друга.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Научные открытия о мире природы часто могут привести к новым и усовершенствованным технологиям, которые разрабатываются в процессе инженерного проектирования.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Общие основные государственные стандарты — математика

  • Представляйте и интерпретируйте данные.
    (Оценка
    4)

    Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом?


    Спасибо за ваш отзыв!

  • Представляйте реальный мир и математические проблемы, отображая точки в первом квадранте координатной плоскости, и интерпретируйте значения координат точек в контексте ситуации.(Оценка
    5)

    Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом?


    Спасибо за ваш отзыв!

  • Графические точки на координатной плоскости для решения реальных и математических задач.(Оценка
    5)

    Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом?


    Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

  • Студенты разовьют понимание взаимоотношений между технологиями и связей между технологиями и другими областями обучения.(Оценки
    К —
    12)

    Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом?


    Спасибо за ваш отзыв!

  • Материалы обладают множеством разных свойств.(Оценки
    3 —
    5)

    Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом?


    Спасибо за ваш отзыв!

  • Энергия бывает разных форм.(Оценки
    3 —
    5)

    Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом?


    Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов


Каждой группе необходимо:

  • гвоздь, 3 дюйма (7.6 см) или длиннее (из цинка, железа или стали, но не из алюминия)
  • Изолированный медный провод 2 фута (0,6 м) (не менее AWG 22 или выше)
  • D-элементный аккумулятор
  • несколько металлических скрепок, кнопок или булавок
  • широкая резинка
  • Сборка электромагнита Рабочий лист

Для каждой станции электромагнитного поля:

  • Картонная трубка для туалетной бумаги
  • Изолированный медный провод (не менее AWG 22 или выше), несколько футов (1 м)
  • картон (~ 5 x 5 дюймов или 13 x 13 см)
  • прищепки или зажимы (по желанию)
  • малярная лента
  • резинка
  • 2-3 батареи типа D
  • Аккумулятор 9 В (вольт)
  • несколько металлических скрепок, кнопок и / или булавок
  • дополнительные батареи, при наличии: 6 В, 12 В, фонарь
  • (опция) изолента
  • 2 малых компаса для спортивного ориентирования

На долю всего класса:

  • кусачки
  • устройства для зачистки проводов

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_mag_lesson2_activity1] для печати или загрузки.

Больше подобной программы

Две стороны одной силы

Студенты узнают больше о магнетизме и о том, как магнетизм и электричество связаны в электромагнитах. Они изучают основы работы простых электродвигателей и электромагнитов. Студенты также узнают о гибридных бензиново-электрических автомобилях и их преимуществах перед обычным бензиновым двигателем…

Предварительные знания

Некоторое знание магнитных сил (полюсов, сил притяжения). Обратитесь к разделу «Магнетизм», Урок 2: Две стороны одной силы , для получения информации об электромагнитах.

Введение / Мотивация

Сегодня мы поговорим об электромагнитах и ​​создадим собственные электромагниты! Во-первых, может ли кто-нибудь сказать мне, что такое электромагнит? (Слушайте идеи студентов.Название электромагнита помогает нам понять, что это такое. (Напишите слово «электромагнит» на классной доске, чтобы учащиеся увидели его.) Давайте разберемся с ним. Первая часть слова electro звучит как электричество. Вторая часть слова, магнит , звучит так — магнит! Итак, электромагнит — это магнит, созданный электричеством.

Сегодня действительно важно помнить, что электричество может создавать магнитное поле . Это может показаться странным, потому что мы привыкли к магнитным полям, исходящим только от магнитов, но это действительно правда! Провод, по которому проходит электрический ток , создает магнитное поле. Фактически, простейший электромагнит представляет собой одиночный свернутый в спираль провод, по которому проходит электрический ток. Магнитное поле, создаваемое катушкой с проволокой, похоже на обычный стержневой магнит. Если мы поместим железный (или никелевый, кобальтовый и т. Д.) Стержень (возможно, гвоздь) через центр катушки (см. Рис. 1), стержень станет магнитом, создавая магнитное поле.Где взять электричество для электромагнита? Что ж, мы можем получить это электричество несколькими способами, например, от батареи или от розетки.

Мы можем усилить это магнитное поле, увеличив количество электрического тока, проходящего через провод, или мы можем увеличить количество витков проводов в катушке электромагнита. Как вы думаете, что произойдет, если мы сделаем и то, и другое? Верно! Наш магнит будет еще сильнее!

Инженеры используют электромагниты при проектировании и производстве двигателей .Двигатели используются вокруг нас каждый день, поэтому мы постоянно взаимодействуем с электромагнитами, даже не осознавая этого! Вы можете вспомнить какие-нибудь двигатели, которые вы использовали? (Возможные ответы: стиральная машина, посудомоечная машина, консервный нож, вывоз мусора, швейная машина, компьютерный принтер, пылесос, электрическая зубная щетка, проигрыватель компакт-дисков [CD], проигрыватель цифровых видеодисков [DVD], видеомагнитофон, компьютер, электрическая бритва. , электрическая игрушка [радиоуправляемые машины, движущиеся куклы] и т. д.)

Процедура

Перед мероприятием

  • Соберите материалы и сделайте копии рабочего листа по сборке электромагнита.
  • Установите достаточное количество станций электромагнитного поля для размещения команд по два студента в каждой.
  • В качестве альтернативы, проведите обе части задания в виде демонстрации класса под руководством учителя.

Рис. 2. Установка для станции электромагнитного поля. Авторское право

Copyright © 2006 Минди Зарске, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

  • Подготовка к работе со станциями электромагнитного поля: Оберните проволоку вокруг картонной трубки от туалетной бумаги 12-15 раз, чтобы получилась проволочная петля.Оставьте два длинных конца проволоки свисающими с катушки. Проделайте четыре дырочки в картоне. Проденьте концы проводов через картонные отверстия так, чтобы трубка и катушка картонной платы были прикреплены к картону (см. Рисунок 2). Используйте прищепки, зажимы или скотч, чтобы прикрепить картон к столу или письменному столу. Используя малярную ленту или резинку, подсоедините один конец провода катушки к любой батарее, оставив другой конец провода неподключенным к батарее. Прикрепите к станции булавки, скрепки или кнопки. Также установите любые другие доступные запасные батареи (6 В, 12 В и т. Д.).) и два маленьких компаса для ориентирования на этой станции.
  • Подготовка к созданию электромагнита: для этой части задания либо установите материалы на станции, либо раздайте их парам учеников, чтобы они поработали за их партами.
  • Отложите несколько дополнительных батарей, чтобы студенты могли проверить свои собственные электромагниты. Сюда могут входить 9-вольтовые батареи. Вы можете установить батарею на 3 В, соединив 2 D-элемента последовательно, или настроить батарею на 4,5 В, соединив 3 D-элемента последовательно.
  • Отрежьте по одному куску проволоки длиной 2 фута (0,6 м) для каждой команды. С помощью приспособлений для зачистки проводов удалите примерно ½ дюйма (1,3 см) изоляции с обоих концов каждого куска провода.

Со студентами: Станции электромагнитного поля

  1. Разделите класс на пары учеников. Раздайте по одному листу на команду.
  2. При работе с настройкой перед занятием (см. Рисунок 2), в которой один конец спирального провода прикреплен к одному концу батареи, попросите учащихся подсоединить другой конец провода к другому концу батареи с помощью ленты или резинка.
  3. Чтобы определить местонахождение магнитного поля электромагнита, попросите учащихся переместить компас по кругу вокруг электромагнита, обращая внимание на направление, которое указывает компас (см. Рисунок 3). Предложите учащимся нарисовать батарею, катушку и магнитное поле на своих рабочих листах. Используйте стрелки, чтобы показать магнитное поле. Пометьте положительный и отрицательный полюса батареи и полюса магнитного поля. Что произойдет, если вы повесите скрепку на другую скрепку рядом с катушкой (см. Рисунок 3)? (Ответ: свисающая скрепка движется, меняет направление и / или качается.)

Рис. 3. Эксперименты с магнитным полем электромагнита. Авторское право

Copyright © 2006 Минди Зарске, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

  1. Затем поменяйте местами подключение электромагнита, поменяв оба конца провода на противоположные концы аккумулятора. (Когда направление тока в катушке или в электромагните меняется на противоположное, магнитные полюса меняются местами — северный полюс становится южным полюсом, а южный полюс становится северным полюсом.) Используйте компас, чтобы проверить направление магнитного поля. Сделайте второй рисунок. Снова повесьте скрепку возле катушки. Что происходит? (Ответ: опять же, свисающая скрепка движется, меняет направление и / или качается.)
  2. Отсоедините хотя бы один конец провода от аккумулятора для экономии заряда аккумулятора.
  3. Если позволяет время, используйте другие батареи и наблюдайте за изменениями. Более высокое напряжение означает больший ток, а чем больше ток, тем сильнее электромагнит.

Со студентами: создание электромагнита

  1. Убедитесь, что у каждой пары учащихся есть следующие материалы: 1 гвоздь, 2 фута (0,6 м) изолированного провода, 1 батарея типа D, несколько скрепок (или кнопок или булавок) и резинка.
  2. Оберните проволоку вокруг гвоздя не менее 20 раз (см. Рисунок 4). Убедитесь, что ученики плотно накручивают ногти, не оставляя зазоров между проволоками и не перекрывая накладки.
  3. Дайте учащимся несколько минут, чтобы посмотреть, смогут ли они самостоятельно создать электромагнит, прежде чем давать им остальные инструкции.
  4. Чтобы продолжить изготовление электромагнита, подсоедините концы спирального провода к каждому концу батареи, используя резиновую ленту, чтобы удерживать провода на месте (см. Рисунок 4).

Рис. 4. Установка для изготовления электромагнита с использованием батареи, провода и гвоздя. Авторское право

Copyright © 2006 Минди Зарске, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

  1. Проверьте силу электромагнита, посмотрев, сколько скрепок он может поднять.
  2. Запишите количество скрепок на листе.
  3. Отсоединить провод от АКБ после проверки электромагнита. Может ли электромагнит подхватить скрепки при отключенном токе? (Ответ: нет)
  4. Проверить, как изменение конструкции электромагнита влияет на его прочность. Две переменные, которые необходимо изменить, — это количество витков вокруг гвоздя и ток в витой проволоке, используя другой размер или количество батарей. Для экономии заряда аккумулятора не забывайте отключать провод от аккумулятора после каждого теста.
  5. Заполните рабочий лист; составить список способов использования электромагнитов инженерами.
  6. В заключение проведите обсуждение в классе. Сравните результаты команд. Задайте студентам вопросы для обсуждения инженерной мысли после оценивания, представленные в разделе «Оценка».

Словарь / Определения

Батарея: элемент, несущий заряд, способный питать электрический ток.

ток: поток электронов.

Электромагнит: Магнит, сделанный из изолированного провода, намотанного на железный сердечник (или любой магнитный материал, такой как железо, сталь, никель, кобальт), через который проходит электрический ток, создающий магнетизм. Электрический ток намагничивает материал сердечника.

электромагнетизм: магнетизм, созданный электрическим током.

инженер: человек, который применяет свое понимание науки и математики для создания вещей на благо человечества и нашей планеты.Это включает в себя проектирование, производство и эксплуатацию эффективных и экономичных конструкций, машин, продуктов, процессов и систем.

магнит: объект, создающий магнитное поле.

магнитное поле: пространство вокруг магнита, в котором присутствует магнитная сила магнита.

двигатель: электрическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.

постоянный магнит: объект, который сам генерирует магнитное поле (без помощи тока).

соленоид: катушка с проводом.

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Предсказание : попросите учащихся предсказать, что произойдет, когда проволока намотана на гвоздь и добавлено электричество. Запишите их прогнозы на классной доске.

Мозговой штурм : В небольших группах предложите учащимся участвовать в открытом обсуждении. Напомните им, что никакая идея или предложение не «глупо».«Все идеи следует с уважением выслушать. Спросите студентов: что такое электромагнит?

Оценка деятельности

Рабочий лист : В начале упражнения раздайте Рабочий лист «Создание электромагнита». Попросите учащихся сделать рисунки, записать измерения и следить за действиями на своих рабочих листах. После того, как учащиеся завершат работу с рабочим листом, предложите им сравнить ответы со сверстниками или другой парой, давая всем учащимся время на то, чтобы закончить. Просмотрите их ответы, чтобы оценить их уровень владения предметом.

Гипотеза : Пока ученики делают свой электромагнит, спросите каждую группу, что произойдет, если они изменят размер своей батареи. Как насчет большего количества витков проволоки вокруг гвоздя? (Ответ: Электромагнит можно сделать сильнее двумя способами: увеличив количество электрического тока, проходящего через провод, или увеличив количество витков проволоки в катушке электромагнита.)

Оценка после деятельности

Технические вопросы для обсуждения : запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы студентов.

  • Как инженер может модифицировать электромагнит, чтобы изменить силу его магнитного поля? Какие модификации могут быть самыми простыми или дешевыми? (Возможные ответы: увеличение количества катушек, используемых в соленоиде [электромагните], вероятно, является наименее дорогим и простым способом увеличить силу электромагнита. Или инженер может увеличить ток в электромагните. Или инженер может использовать металлический сердечник, который легче намагничивается.)
  • Как инженеры могут использовать электромагниты для разделения перерабатываемых материалов? (Ответ: Некоторые металлы в куче для утилизации или переработки притягиваются к магниту и могут быть легко отделены.Цветные металлы должны пройти двухэтапный процесс, в котором к металлу прикладывают напряжение, чтобы временно вызвать в нем ток, который временно намагничивает металл, так что он притягивается к электромагниту для отделения от неметаллов.)
  • Каким образом инженеры могут использовать электромагниты? (Возможные ответы: инженеры используют электромагниты в конструкции двигателей. Примеры см. В возможных ответах на следующий вопрос.)
  • Как электромагниты используются в повседневной жизни? (Возможные ответы: двигатели используются вокруг нас каждый день, например, холодильник, стиральная машина, посудомоечная машина, консервный нож, мусоропровод, швейная машина, компьютерный принтер, пылесос, электрическая зубная щетка, проигрыватель компакт-дисков [CD], цифровой видеодиск. [DVD]-плеер, кассетный видеомагнитофон, компьютер, электробритва, электрическая игрушка [радиоуправляемые машины, движущиеся куклы] и т. Д.)

Построение графиков : Представьте классу следующие задачи и попросите студентов построить график своих результатов (или результатов всего класса). Обсудите, какие переменные привели к большему изменению силы электромагнита.

  • Создайте график, показывающий, как изменилась сила электромагнита, когда вы изменили количество витков проволоки в вашем электромагните.
  • Создайте график, показывающий, как сила вашего электромагнита изменялась при изменении тока (при изменении размера батареи).

Вопросы безопасности

Электромагнит может сильно нагреваться, особенно на клеммах, поэтому попросите учащихся отключать батареи через частые промежутки времени.

Советы по поиску и устранению неисправностей

Высокая плотность покрытия ногтей важна для создания магнитного поля. Если обернутые гвозди не действуют как магниты, проверьте обертки катушек учащихся, чтобы убедиться, что они не перекрещиваются, и что обертки плотно затянуты.Кроме того, используйте тонкую проволоку, чтобы обеспечить большее количество витков по длине гвоздя.

Железные гвозди работают лучше, чем болты, поскольку резьба болта не позволяет гладко наматывать медную проволоку, что может нарушить магнитное поле.

Избегайте использования неполностью заряженных аккумуляторов. Частично разряженные батареи не вызывают сильной и заметной магнитной реакции.

Если электромагниты становятся слишком теплыми, попросите учащихся обращаться с ними в резиновых кухонных перчатках.

Расширения деятельности

Другой способ изменить ток в электромагните — использовать провода разного калибра (толщины) или из разных материалов (например: медь vs.алюминий). Попросите учащихся протестировать разные типы проводов, чтобы увидеть, как это влияет на силу электромагнита. В качестве контроля сохраняйте постоянным количество катушек и величину тока (батареи) для всех испытаний проводов. Затем, основываясь на результатах их отдыха, попросите учащихся предположить сопротивление различных проводов.

Масштабирование активности

  • Для младших классов попросите учеников следовать инструкциям учителя по созданию простого электромагнита.Обсудите основное определение электромагнита и то, как электромагниты используются в повседневных приложениях.
  • Для старших классов попросите учащихся изучить способы изменения силы их электромагнитов, не давая им никаких подсказок или подсказок. Попросите учащихся изобразить данные своего рабочего листа в зависимости от количества катушек и / или размера батареи в их электромагните.

Авторские права

© 2004 Регенты Университета Колорадо

Авторы

Ксочитл Замора Томпсон; Джо Фридрихсен; Эбигейл Уотрус; Малинда Шефер Зарске; Дениз В.Карлсон

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано за счет грантов Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда (грант GK-12 № 0338326). Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 13 июля 2021 г.

Как я могу построить электромагнит, который перемещает скрепки?

AB
Физика 30 (2007 г., обновлено 2014 г.)
12
Блок B: Силы и поля

AB
Наука 1-6 (1996)
2
Тема C. Магнетизм

AB
Наука 1-6 (1996)
5
Тема А. Электричество и магнетизм

AB
Наука 30 (2007 г., обновлено 2014 г.)
12
Блок C: Электромагнитная энергия

до н.э
Физика 12 (июнь 2018)
12
Большая идея: силы и энергетические взаимодействия происходят внутри полей.

до н.э
Естественные науки 7 класс (июнь 2016 г.)
7
Большая идея: электромагнитная сила производит как электричество, так и магнетизм.

МБ
Естественные науки 3 класс (1999)
3
Группа 3: Силы, привлекающие или отталкивающие

МБ
6 класс естественных наук (2000 г.)
6
Кластер 3: Электричество

МБ
Старший 3-й факультет физики (2003 г.)
11
Тема 3: Механика

МБ
Старший 4-й факультет физики (2005)
12
Тема 1: Механика

МБ
Старший 4-й по физике (2005)
12
Тема 3: Электричество

NB
Физика 12 (2003)
12
Поля

NB
Physique 12e année — 51411 (версия 2009 г.) (только на французском языке)
12
4.Электричество и магнетизм

NB
Естественные науки 3 класс (2002)
3
Физическая наука: невидимые силы

NB
6 класс естественных наук (2002)
6
Физические науки: электричество

NB
Science et technologies 6e année (2011 г.) (только на французском языке)
6
L’Univers non vivant: La matière et l’énergie

NB
Наука и технологии: 3e année (2009 г.) (только на французском языке)
3
L’Univers non vivant: La matière et l’énergie

NL
6 класс естествознания (2018)
6
Блок 3: Электричество

NL
Физика 3204 (2019)
12
Блок 3: Поля

NL
Наука 3 (2017)
3
Часть 3: Невидимые силы

NS
Наука P-6 (2019)
3
Физическая наука: невидимые силы

NS
Наука P-6 (2019)
6
Физические науки: электричество

NT
Учебная программа K-6 по науке и технологиям (NWT, 2004)
3
Материя и материалы: магнитные и заряженные материалы

NT
Учебная программа K-6 по науке и технологиям (NWT, 2004)
6
Энергия и контроль: электричество

NT
Физика 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.)
12
Блок B: Силы и поля

NT
Наука 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.)
12
Блок C: Электромагнитная энергия

НУ
Химия 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.)
12
Блок B: Электрохимические изменения

НУ
Химия 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.)
12
Блок C: Химические изменения органических соединений

НУ
Учебная программа K-6 по науке и технологиям (NWT, 2004)
3
Материя и материалы: магнитные и заряженные материалы

НУ
Учебная программа K-6 по науке и технологиям (NWT, 2004)
6
Энергия и контроль: электричество

НА
Физика, 11 класс, Университет (СПх4У)
11
Направление F: электричество и магнетизм

НА
Физика, 12 класс, Колледж (СПх5С)
12
Нить D: электричество и магнетизм

НА
Физика, 12 класс, Университет (СПх5У)
12
Нить D: гравитационное, электрическое и магнитное поля.

НА
Наука и технологии, 1–8 классы (2007 г.)
3
Силы, вызывающие движение

НА
Наука и технологии, 1–8 классы (2007 г.)
6
Электричество и электрические устройства

PE
Физика 621А (2010)
12
Электричество и магнетизм

PE
Science 2e année (Ébauche 2017) (только на французском языке)
2
Démontrer une compréhension du mouvement à l’aide des force invisibles

PE
Естественные науки 3 класс (2012 г.)
3
Физическая наука: невидимые силы

PE
6 класс естественных наук (2012 г.)
6
Физические науки: электричество

КК
Прикладная наука и технологии
Раздел IV
Материальный мир

КК
Экологическая наука и технологии
Раздел IV
Материальный мир

КК
Наука и технологии, Элементарный
Элементарный цикл 1
Материальный мир

КК
Наука и технологии, Элементарный
Элементарный цикл 2
Материальный мир

КК
Наука и технологии, Элементарный
Элементарный цикл 3
Материальный мир

КК
Наука и окружающая среда
Раздел IV
Материальный мир

SK
Химия 30 (2016)
12
Электрохимия

SK
Maternelle — Immersion française (2015) (только на французском языке)
M
Composante: Dégager et valider le sens pour soi et autrui

SK
Физика 30 (2017)
12
Поля

SK
Естественные науки 3 класс (2011 г.)
3
Физическая наука — магнетизм и статическое электричество, электричество (ME)

SK
Естественные науки 6 класс (2009 г.)
6
Физическая наука — понимание электричества (EL)

YT
Physics 12 (Британская Колумбия, июнь 2018 г.)
12
Большая идея: силы и энергетические взаимодействия происходят внутри полей.

YT
Science Grade 7 (Британская Колумбия, июнь 2016 г.)
7
Большая идея: электромагнитная сила производит как электричество, так и магнетизм.

Build an Electromagnet

Электромагниты широко используются в двигателях и генераторах, магнитных замках, громкоговорителях, магнитном разделении материалов и многом другом. Чтобы лучше понять концепцию электромагнетизма и то, как работает весь его механизм, давайте создадим наш собственный электромагнит!

Материалы

Для создания собственного электромагнита вам понадобятся следующие материалы:

  • Большой железный гвоздь (примерно 3 дюйма в длину)
  • Тонкая медная проволока с покрытием
  • Сухие аккумуляторные батареи
  • Электрическая лента
  • Железные наполнители , скрепки и другие магнитные предметы

Процедура

Возьмите 3-дюймовый гвоздь и тонкую покрытую медную проволоку и оберните медную проволоку вокруг гвоздя, оставив на конце не менее 10 дюймов.Убедитесь, что вы не перекрываете проволоку, когда оборачиваете ее вокруг гвоздя. Возьмите ножницы или резак и отрежьте проволоку примерно на 8-10 дюймов на другом конце.

Следующим шагом будет присоединение проводов к клеммам аккумуляторной батареи. Сделайте это, сначала сняв пластиковое покрытие с медного провода и прикрепив один конец к положительной клемме сухой аккумуляторной батареи, а другой конец — к отрицательной клемме батареи. Возьмите изоленту и прикрепите оба конца провода к клеммам аккумулятора, чтобы они оставались на месте.

Приобретите у себя железные начинки, скрепки и другие магнитные предметы, затем проверьте свой электромагнит.

Обсуждение

Электромагниты работают до тех пор, пока через провод проходит электричество, так как это автоматически позволит вам генерировать магнитное поле. Вам должно быть интересно, чем электромагниты отличаются от обычных магнитов, которые лежат у нас дома. В отличие от этих обычных магнитов, магнитное поле, создаваемое электромагнитом, носит временный характер.Пока идет непрерывный поток электронов, электромагнит будет работать. С другой стороны, обычным магнитам для работы не нужен электрический ток.

А знаете, что еще круто? Возьмите бумагу и положите на нее железные пломбы, удерживая электромагнит под бумагой. Наблюдайте, как железные пломбы располагаются, образуя форму магнитного поля электромагнита! Удивительно, да?

Как сделать простой электромагнит

Что вам понадобится

  • Около одного метра изолированного провода (его можно получить от неиспользованного кабеля питания или зарядного устройства для телефона)
  • Инструмент для зачистки проводов или ножницы
  • Десертная ложка или вилка из нержавеющей стали
  • Клейкая лента
  • Батарея (подойдет размер AA, AAA или C)
  • Скрепки (или канцелярские кнопки)

Что делать

  1. Снимите примерно 2 см изоляции с обоих концов провода с помощью инструмента для зачистки проводов или ножниц.
  2. Плотно скрутите каждый неизолированный конец провода, чтобы соединить все незакрепленные тонкие провода, сделав толстую оплетку из проволоки. Сложите его пополам и скрутите в плоскую петлю на каждом конце (это облегчит хороший контакт с клеммами аккумулятора).
  3. Начиная примерно в 10 см от одного конца проволоки, плотно намотайте проволоку на ручку ложки или вилки. Не перекрывайте катушки и оставьте около 10 см размотанного провода на другом конце.
  4. Оберните катушки проволоки липкой лентой, чтобы удерживать их на месте.
  5. Большим и пальцем одной руки прижмите каждый конец провода к противоположным концам батареи.
  6. Другой рукой возьмитесь за ложку или вилку и возьмите ими скрепки или канцелярские кнопки с помощью магнита.

© Дэн Брайт

Что такое наука?

Электромагниты — это особый тип магнита, который работает только тогда, когда через них проходит электрический ток.

Они полагаются на тот факт, что движение заряженных частиц (в данном случае электронов) создает магнитное поле.Фактически, все магнитные поля возникают из-за движения заряда.

Большинство объектов немагнитны, потому что отдельные магнитные поля электронов, движущихся внутри них, случайно выровнены и нейтрализуют друг друга.

Когда вы подключаете провод к батарее, электроны начинают течь в том же направлении через провод, и это создает магнитное поле вокруг провода. Обматывая провод вокруг сердечника из нержавеющей стали, вы создаете комбинированное магнитное поле в проводе и сердечнике, которое достаточно сильное, чтобы захватывать предметы.

Электромагниты полезны, потому что их магнитные поля можно легко контролировать: чем больше ток, тем сильнее магнитное поле. Увеличение количества катушек также увеличивает магнитное поле.

Это упражнение демонстрирует, что электричество и магнетизм по сути являются двумя аспектами одного и того же явления, называемого «электромагнетизмом».

Как построить генератор электромагнитного поля

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: S.Хуссейн Атер

Электромагнитные явления присутствуют повсюду, от батареи вашего мобильного телефона до спутников, отправляющих данные обратно на Землю. Вы можете описать поведение электричества через электромагнитные поля, области вокруг объектов, которые проявляют электрические и магнитные силы, которые являются частью одной и той же электромагнитной силы.

Поскольку электромагнитная сила присутствует во многих приложениях повседневной жизни, вы даже можете построить ее, используя батарею и другие предметы, такие как медная проволока или металлические гвозди, лежащие вокруг вашего дома, чтобы продемонстрировать эти явления в физике для себя.

••• Сайед Хуссейн Атер

Создание генератора ЭДС

Для создания генератора электромагнитного поля требуется соленоидная катушка из медной проволоки (спиральной или спиральной формы), металлический предмет, например железный гвоздь (для генератора гвоздей), изолирующий провод и источник напряжения (например, батарея или электроды) для излучения электрического тока.

При желании вы можете использовать металлические скрепки или компас для наблюдения за эффектом ЭДС.Если металлический объект является ферромагнитным (например, железом), материалом, который можно легко намагнитить, он будет намного эффективнее.

  1. Разместите материалы на непроводящей поверхности, например на дереве или бетоне.
  2. Оберните медный провод как можно плотнее вокруг металлического объекта, пока он полностью не закроется. Чем больше катушек, тем сильнее будет генератор поля.
  3. Обрежьте медную проволоку так, чтобы от головки и концов металлического предмета остались небольшие ее части.
  4. Подсоедините один конец отрезка изолированного провода к меди, выступающей из головки металлического объекта. Подключите другой конец изолированного провода к одному концу источника напряжения на регулируемом источнике питания.
  5. Затем подключите один конец изолированного провода к источнику переменного тока.
  6. Поместите несколько скрепок рядом с металлическим предметом, когда он лежит на поверхности.
  7. Установите ручку регулируемого источника питания на 0 вольт.
  8. Подключите блок питания и включите его.
  9. Медленно поверните шкалу напряжения вверх и посмотрите на скрепки. Вы увидите, как они реагируют на магнитное поле от металлического объекта, как только оно станет достаточно сильным от генератора гвоздей.
  10. С помощью компаса посередине отметьте направление электромагнитного поля. Стрелка компаса должна совпадать с осью катушки при протекании тока.

Физика генераторов ЭДС

Электромагнетизм, одна из четырех фундаментальных сил природы, описывает, как возникает электромагнитное поле, создаваемое потоком электрического тока.

Когда электрический ток течет по проводу, магнитное поле увеличивается вместе с витками провода. Это позволяет большему току проходить через меньшее расстояние или по меньшим путям, которые ближе к металлическому гвоздю. Когда ток течет по проводу, электромагнитное поле циркулирует вокруг провода.

••• Syed Hussain Ather

Когда ток течет по проводу, вы можете продемонстрировать направление магнитного поля, используя правило правой руки. Это правило означает, что если вы поместите большой палец правой руки в направлении тока провода, ваши пальцы будут изгибаться в направлении магнитного поля.Эти практические правила помогут вам запомнить направление, в котором находятся эти явления.

••• Syed Hussain Ather

Правило правой руки также применимо к форме соленоида, протекающего вокруг металлического объекта. Когда ток циркулирует вокруг провода, он создает магнитное поле в металлическом гвозде или другом предмете. Это создает электромагнит , который мешает направлению компаса и может притягивать к нему металлические скрепки. Этот тип излучателя электромагнитного поля работает не так, как постоянные магниты.

В отличие от постоянных магнитов, электромагниты нуждаются в пропускании электрического тока через них, чтобы создавать магнитное поле для их использования. Это позволяет ученым, инженерам и другим профессионалам использовать их в широком спектре приложений и жестко контролировать их.

Магнитное поле генераторов ЭДС

Магнитное поле для индуцированного тока в форме соленоида электромагнитного поля можно рассчитать как

B = \ mu_0 nL

, где B — магнитное поле в Теслас, μ 0 (произносится как «мю нота») — проницаемость свободного пространства (постоянное значение 1.257 x 10 -6 ), L — длина металлического объекта, параллельного полю, а n — количество витков вокруг электромагнита. Используя закон Ампера,

B = \ frac {\ mu_0 I} {L}

, вы можете рассчитать ток t I (в амперах).

Эти уравнения во многом зависят от геометрии соленоида, когда провода наматываются как можно ближе к металлическому гвоздю. Имейте в виду, что направление тока противоположно потоку электронов.Используйте это, чтобы выяснить, как должно измениться магнитное поле, и посмотрите, меняется ли стрелка компаса так, как вы рассчитываете или определяете с помощью правила правой руки.

Другие генераторы ЭДС

••• Сайед Хуссейн Атер

Изменение закона Ампера зависит от геометрии генератора ЭДС. В случае тороидального электромагнита в форме пончика поле

B = \ frac {\ mu_0 nI} {2 \ pi r}

для n числа витков и радиуса r от центр к центру металлических предметов.Окружность круга ( 2 π r) в знаменателе отражает новую длину магнитного поля, которое принимает круглую форму по всему тороиду. Формы генераторов ЭДС позволяют ученым и инженерам использовать их возможности.

Тороидальные формы, используемые в трансформаторах, используют катушки, намотанные вокруг них в разных слоях, так что, когда через них индуцируется ток, результирующая ЭДС и ток, которые он создает в ответ, передают мощность между разными катушками.Форма позволяет использовать более короткие катушки, которые уменьшают потери на сопротивление или потери из-за способа намотки токов. Это делает тороидальные трансформаторы эффективными в использовании энергии.

Электромагнит использует

Электромагниты могут применяться в большом количестве приложений, от промышленного оборудования, компьютерных компонентов, сверхпроводимости и самих научных исследований. Сверхпроводящие материалы практически не имеют электрического сопротивления при очень низких температурах (около 0 Кельвина), которые могут использоваться в научном и медицинском оборудовании.

Сюда входят магнитно-резонансная томография (МРТ) и ускорители частиц. Соленоиды используются для генерации магнитных полей в матричных принтерах, топливных инжекторах и промышленном оборудовании. В частности, тороидальные трансформаторы также используются в медицинской промышленности из-за их эффективности при создании биомедицинских устройств.

Электромагниты также используются в музыкальном оборудовании, таком как динамики и наушники, силовые трансформаторы, которые увеличивают или уменьшают текущее напряжение на линиях электропередач, индукционный нагрев для приготовления пищи и производства и даже магнитные сепараторы для сортировки магнитных материалов из металлолома.Индукция для нагрева и приготовления пищи, в частности, зависит от того, как электродвижущая сила производит ток в ответ на изменение магнитного поля.

Наконец, поезда на магнитной подвеске используют сильную электромагнитную силу, чтобы левитировать поезд над рельсами, и сверхпроводящие электромагниты, чтобы разгоняться до высоких скоростей с быстрыми и эффективными темпами. Помимо этих применений, вы также можете найти электромагниты, используемые в таких устройствах, как двигатели, трансформаторы, наушники, громкоговорители, магнитофоны и ускорители частиц.

СОЗДАЙТЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТ — ScienceBob.com

Вам понадобится

Большой железный гвоздь (около 3 дюймов)
Около 3 футов тонкой медной проволоки с покрытием
Свежая батарея размера D
Некоторые скрепки или другие небольшие магнитные предметы

Что делать

1. Оставьте около 8 дюймов проволоки на одном конце и оберните большую часть проволоки вокруг гвоздя. Старайтесь не перекрывать провода.
2. Обрежьте провод (при необходимости) так, чтобы на другом конце оставалось еще около 8 дюймов.

3. Теперь удалите примерно 2,5 сантиметра пластикового покрытия с обоих концов провода и прикрепите один провод к одному концу батареи, а другой провод к другому концу батареи. См. Картинку ниже. (Лучше всего прикрепить провода к аккумулятору — будьте осторожны, провод может сильно нагреться!)
4. Теперь у вас есть ЭЛЕКТРОМАГНИТ! Поместите кончик гвоздя рядом с несколькими скрепками, и он должен их поднять!
ПРИМЕЧАНИЕ. При изготовлении электромагнита аккумулятор расходуется довольно быстро, поэтому аккумулятор может нагреваться, поэтому отключите провода, когда закончите исследование.

Как это работает?

Большинство магнитов, как и во многих холодильниках, нельзя выключить, их называют постоянными магнитами. Магниты, подобные тем, которые вы сделали, которые можно включать и выключать, называются ЭЛЕКТРОМАГНИТАМИ. Они работают на электричестве и являются магнитными только тогда, когда есть электричество. Электричество, протекающее по проволоке, распределяет молекулы в ногте так, что они притягиваются к определенным металлам. НИКОГДА не приближайте провода электромагнита к бытовой розетке! Будьте осторожны — получайте удовольствие!

СДЕЛАТЬ ЭКСПЕРИМЕНТ

Данный проект является ДЕМОНСТРАЦИЕЙ.Чтобы провести настоящий эксперимент, попробуйте ответить на следующие вопросы:

1. Влияет ли количество раз, когда вы наматываете проволоку на ноготь, на его прочность?

2. Влияет ли толщина или длина гвоздя на силу электромагнитов?

3. Влияет ли толщина провода на мощность электромагнита?

Наука Боб

«Строительство электромагнита»

«Строительство электромагнита»

«Строительство электромагнита»

Хизер Норрис

18 ноября 1998 г.

Краткое описание урока: Это практический эксперимент, в котором учащиеся узнают, как сделать
электромагнит и поэкспериментируйте с ним.

Уровень класса: Этот урок подходит для 4 класса. Он вписывается в курс обучения Алабамы, который гласит: (стр. 46) 1. Использовать
методы, необходимые для научных исследований. 2. Обладает навыками, необходимыми для ответственного научного исследования. 3.
Эффективно сообщайте научный контент. 4. Создавать ментальные, вербальные или физические представления идей, объектов и
События. 5. Признайте влияние факторов, которыми управляют и которыми управляют, на исход событий.7. Применяйте математические
знания и навыки к научным исследованиям.

Справочная информация:

Около 170 лет назад ученые узнали, что электричество может создавать магнетизм. Они также узнали, что магнетизм может быть
используется для производства электричества. Сегодня электричество, которое мы используем, и множество полезных машин стали результатом этих открытий.

Магнит, который движется через проволочные петли, вырабатывает электричество. Электрогенераторы — это машины, в которых используются магниты и петли.
провода, чтобы сделать электричество.Генераторам нужна энергия для перемещения магнитов или петель из проволоки. Уголь, газ, нефть и переезд
вода — некоторые источники этой энергии. Генераторы — это почти все электричество, которое люди используют.

Электрический ток, движущийся по проводу, вызывает магнитное поле вокруг провода. Если проволока имеет форму петель,
магнитное поле становится сильнее. Электрический ток, проходящий через проволочную петлю, образует электромагнит . Если электрический
ток отключается, электромагнит перестает быть магнитным.

В центре электромагнита обычно находится кусок железа. Когда ток проходит по проволоке, проволока и железо становятся
магнитный. Каждая часть железного гвоздя выстроена в одну линию с севера на юг. Магнитное поле
железо добавляется к магнитному полю провода, и электромагнит становится сильнее.

Концепции, рассматриваемые на уроке:

Студенты поймут, что:

1.Электричество, протекающее по проводу, имеет вокруг себя магнитное поле.

2. Магнитное поле усиливается за счет наматывания проволоки на гвоздь.

3. Гвоздь внутри катушек намагничивается электрическим полем.

(Энергия; # 35, стр.51)

4. Чем ближе магнит к объекту, тем сильнее сила силы между объектами.

(Сила и движение; № 38, стр.51)

Материалы и оборудование:

1 аккумулятор

Изолированный провод (зачищенный с каждого конца)

Гвоздь (железный или стальной)

Скрепки (до 10 на группу)

Процедуры:

1.Объясните ученикам, что они собираются построить электромагнит. Потому что они, возможно, никогда не были знакомы с
Используя эту концепцию, вы можете продемонстрировать, где разместить провод, подключенный к батарее, и вокруг гвоздя.

2. «Менеджер по материалам» из каждой группы возьмет одну батарею, один гвоздь, изолированный провод и 10 скрепок из
станция, обозначенная учителем.

3. Студенты будут работать вместе в своих группах и исследовать электромагнит, в котором они будут работать.В
студенты будут наблюдать и обсуждать, что происходит, когда катушки проволоки наматываются на гвоздь, и как это реагирует на
скрепки.

4. Когда студенты исследуют электромагнит, они будут писать в своих научных журналах, сколько скрепок они
подобран с 20 катушек, 40 катушек и 60 катушек.

5. Когда расследование подходит к концу, попросите учащегося из каждой группы нанести на график, сколько скрепок было выбрано.
до 20 катушек, 40 катушек и 60 катушек.Это позволит всему классу визуализировать, что произошло в каждой группе.
Примечание: Учитель должен предоставить большую диаграмму, висящую в классе, показывающую взаимосвязь между катушками и
скрепки, нарисованные студентами.

6. После того, как каждая группа нанесет график своих результатов, они сложат материалы и соберутся на коллоквиум. Учитель
спросит студентов, что они наблюдали во время исследования. Предложите ученикам сравнить свои результаты с результатами
их одноклассники.

7. Запишите результаты эксперимента студентов на доске для сухого стирания.

8. Студенты соглашаются с тем, что произошло во время эксперимента, и учитель записывает их согласованные результаты.

9. Студенты примут участие в творческой драме, в которой они разыграют электромагнит, поднимающий скрепки.
Они продемонстрируют, что чем больше витков проволоки, тем больше скрепок они возьмут.

Оценка: Студенты будут оцениваться по их участию в коллоквиуме и их группах.Это проиллюстрирует, если
дети понимают понятие электромагнитов. Также попросите студентов написать краткое описание своих знаний
электромагниты и проиллюстрируем рисунком. Краткое описание и фотография будут сделаны в их научных журналах.

Полезные ресурсы в Интернете:

http://ericir.syr.edu/Projects/Newton/12/Lessons/electric.html

Этот веб-сайт был полезен тем, что давал полезные ресурсы и объяснял, как сделать электромагнит.

Навыки научного процесса:

Связь

Наблюдение

Прогнозирование

Экспериментируя

Сравнение

Критика:

Когда я начал урок по электромагнитам, я знал, что мне придется рассказать своим ученикам некоторую предысторию.
информация о том, что они собирались делать. Они никогда не знакомы с концепцией электромагнитов, поэтому
Я показал им, как построить электромагнит.Поскольку у студентов были некоторые предварительные знания о том, как построить
электрическую схему, я был уверен, что они будут знать, где подцепить оба конца провода к аккумулятору. Я собирался
скоро увидим.

Я разделил класс на 9 групп, как они обычно распределяются во время естественных наук. В каждой группе было от 3 до 4 человек.
студенты. У меня была очень большая группа. Каждая группа получила по одному комплекту материалов, что, на мой взгляд, было недостаточно. Если бы мне пришлось это сделать
урок снова, я бы обязательно постарался, чтобы материалов хватило на двух учеников.Это дает каждому студенту больше
возможность участвовать в расследовании. После того, как студенты собрали материалы, я попросил их записать
предсказания в своих журналах того, сколько скрепок, по их мнению, электромагнит подберет с 20, 40 и 60
катушки. Когда началось расследование, я переходил от стола к столу, наблюдая за разными группами. Это действительно помогло мне сделать
уверен, что студенты понимают, что делают. В одной группе я заметил, что скрепки не поднимались в
все даже со всем подключенным правильно.Я спросил эту группу, что, по их мнению, может быть не так с
электромагнит. Поскольку у них уже были некоторые базовые знания об электричестве, они пришли к мысли, что
батарея была разряжена. Я сказал им проверить свою гипотезу, и они оказались правы. Как только они получили новую батарею,
электромагнит начал работать. Я был очень вдохновлен, когда наблюдал, как эта группа делала это наблюдение по поводу батареи.

Я действительно думал, что студенты в каждой группе хорошо взаимодействовали друг с другом во время расследования.Все они
казалось, что он справился с задачей и понял, что происходило с магнитом, поскольку он стал сильнее. Потому что мне разрешили
у меня было столько времени, чтобы провести урок, я закончил расследование и попросил каждую группу записать свои результаты на трех разных
диаграммы, которые я сделал для них. Я думал, что каждой группе было предоставлено достаточно времени, чтобы завершить
исследовать и лучше понять концепцию электромагнитов. Как член каждой группы подошел к
Разместив свои наклейки, я заметил, что многие группы не смогли исследовать 60 катушек.Я был рад, что в некоторых группах
получили результаты от 60 катушек, чтобы другие одноклассники могли увидеть, сколько скрепок было взято. я думаю что
диаграммы были отличной идеей, потому что они помогают всему классу визуализировать результаты каждого. Также эти графики использовались в
коллоквиум.

Чтобы начать коллоквиум, я попросил всех 32 студентов выйти в переднюю часть комнаты и сесть. Мы не могли точно сесть по кругу
потому что не хватало места с таким количеством студентов.Я повесил таблицы перед студентами, чтобы они
ясно видеть их во время коллоквиума, если им нужно к ним обратиться. Для управления классом у меня был
маркер и сказал классу, что они должны использовать его как микрофон. Это было очень полезно во время обсуждения, потому что
студенты знали, что они не могут кричать и должны уважать говорящего. Я начал коллоквиум с вопроса
им то, что они узнали в ходе расследования. Я очень нервничал, что микрофон никто не возьмет, но на мой
С удивлением многие студенты подняли руки.

Шла большая дискуссия о том, что может сделать электромагнитное поле сильнее. Когда студенты выражали
свое мнение, я никогда не говорил, какое из них было правильным или нет. Я просто повторил то, что они сказали, и спросил, есть ли у кого-нибудь еще
другое мнение. Казалось, это сработало очень хорошо. Я был рад, что не сказал им, что было правильно, а что неправильно, потому что
все выступавшие сделали интересный комментарий. Из-за времени мне пришлось прекратить коллоквиум, чтобы творческий
драма.Во время коллоквиума я бы поступил иначе: написал ответы студентов на сухом стирании.
доску и заставьте их согласиться с тем, что правда об электромагнитах. Я чувствовал, что обсуждение осталось открытым. я делаю
знайте, что ученики поняли концепцию, что чем больше катушки добавляется к гвоздю, тем больше скрепок будет снято.

После коллоквиума у ​​студентов началась творческая драма. Я чувствовал, что это усилило то, что они узнали от
урок.Им нужно было правильно проиллюстрировать, как все было зацеплено, чтобы сделать электромагнит. При этом они
затем проиллюстрировал, что чем больше катушек, тем больше скрепок было взято. Это было здорово, потому что весь класс был
вовлеченный. Например, чтобы добавить больше катушек, им нужно больше людей; чтобы добавить больше скрепок, им понадобилось
больше людей. Им очень понравилась эта часть урока.

В целом, я думаю, что этот урок прошел очень хорошо, учитывая, что мы были прерваны пожарными учениями и были ограничены во времени.В
студенты понимали об электромагнитах гораздо больше, чем я думал. Я чувствую себя намного увереннее в использовании
I-CM теперь, когда я действительно его использовал. Я думаю, что студенты действительно многому научились на этом уроке.

.

Добавить комментарий