Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Делимся опытом » Как сделать электромагнит в домашних условиях
Количество просмотров: 125325
Комментарии к статье: 10


Как сделать электромагнит в домашних условиях


Любая однослойная или многослойная катушка из изолированной проволоки — соленоид — при пропускании по ней тока приобретает свойства магнита. Силу такого магнита при данном токе можно значительно увеличить, снабдив соленоид железной арматурой. Полученная система называется электромагнитом.

Делая отдельные части арматуры подвижными относительно других, получаем механизм, который может производить механическую работу при включении в его обмотку тока.

По конструкции электромагниты можно объединить в четыре основных группы:

  • втяжные,

  • с внешним якорем,

  • с поворотным якорем,

  • электромагниты для создания магнитных полей.

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

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

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

Грузоподъемный электромагнит

Все типы электромагнитов применяют как для постоянного, так и для однофазного переменного тока, с той лишь разницей, что при переменном токе все железные части делают, для уменьшения потерь на токи Фуко, из листового железа, тогда как для постоянного тока их в большинстве случаев делают из сплошного железа.

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

Как работает электромагнит (теория)

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

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

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

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

Принцип действия электромагнита

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

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

F=40550∙B2∙S,

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

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

Сила тяги электромагнита

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

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

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

Относительная магнитная проницаемость материала

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

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

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

Практика

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

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

Самодельный электромагнит

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

Самый простой электромагнит

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

Медный провод в лаковой изоляции

10 Нюансов изготовления электромагнитов простыми словами:

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

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

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

4. Если ток будет слишком большим – катушка сгорит

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

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

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

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

9. Сердечники электромагнитов постоянного тока

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

3 идеи для электромагнита из подручных средств на практике

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

Использование пластиковой катушки для ниток

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

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

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

Алексей Бартош

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Делимся опытом

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 

О сайте Электрик Инфо и авторах статей



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Катушки индуктивности и магнитные поля
  • Последовательное, параллельное и смешанное возбуждение в двигателях постоян ...
  • Катушки индуктивности и магнитные поля. Часть 2. Электромагнитная индукция ...
  • Магнитная левитация - что это такое и как это возможно
  • Занимательные эксперименты. Новая конструкция простейшего электродвигателя
  • Сверхпроводящие магниты
  • Правило буравчика, правила правой и левой руки в электродинамике
  • Как обнаружить короткозамкнутые витки
  • О происхождении терминов "якорь" и "ротор"
  • Магнетизм в повседневной жизни, роль магнитов и электромагнитов в технике
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Делимся опытом

    Самоделки, Исполнительные механизмы, Основы электричества, Магниты

      Комментарии:

    #1 написал: Федор |

    У электромагнитов при прохождении через них электрического тока создают магнитное поле. Электромагниты используются в электромеханических реле различного назначения, магнитных замках и других подобных устройствах. Конструкция электромагнитов для концентрации магнитного поля включает в себя магнитопроводы, которые изготавливают из электротехнической стали или пермаллоя, применяемого при необходимости обеспечения высокой чувствительности в слабых магнитных полях. В устройствах, работающих на переменном токе, магнитопроводы собираются из пластин.

      Комментарии:

    #2 написал: Павел |

    Добавлю. По характеру работы электромагниты можно разделить на электромагниты с возможно малым изменением силы тяги во время хода якоря (чаще всего это электромагниты с большим ходом), электромагниты с произвольной характеристикой и малым ходом), сцепные электромагниты, держащие электромагниты и электромагниты с неподвижной арматурой.

      Комментарии:

    #3 написал: Сергей |

    Можно увеличить силу магнита увеличения числа витков медной проволоки. Например, если вы удвоите количество витков, вы удвоите силу индуктивного поля. Однако, согласно закону Ома, когда вы увеличиваете длину провода для этого, вы увеличиваете электрическое сопротивление, что уменьшает количество тока, протекающего через провод. Поскольку ток, который представляет собой движение электронов, создает поле, индуктивная мощность снижается. Чтобы обойти эту потерю тока, вы можете увеличить напряжение используя батарею большего размера.

      Комментарии:

    #4 написал: Антон Иванович |

    Все очень просто. Вокруг проводника с током создается магнитное поле. Если мы хотим усилить это поле, мы наматываем катушку из проводника и вставляем в ее полость так называемый сердечник - кусок металла, сделанный из магнитомягкого вещества (вещества, которое действует как магнит только при наличии внешнего магнитное поле). Таким нехитрым способом можно изготовить так называемый электромагнит.

      Комментарии:

    #5 написал: Даниил |

    Обмотка электромагнита может быть изготовлена из любого вещества, проводящего электрический ток. Мы делим материалы сердечника на магнитомягкие в зависимости от их поведения, т.е. они теряют поле сразу после отключения тока, и магнитотвердые, которые сохраняют магнитное поле и, следовательно, являются постоянными магнитами после отключения тока. Максимальная сила, которую может тянуть или толкать магнит, примерно равна напряженности магнитного поля внутри тонкого воздушного зазора внутри замкнутого поперечного сечения магнитного контура и индукции этого магнита. Если разделить эту силу на поперечное сечение, то получится давление, которое магнитное поле вызывает внутри массы магнита. 

      Комментарии:

    #6 написал: Маргарита |

    Электромагнит состоит из катушки, в которую вставлен сердечник из мягкой стали (ферромагнитное вещество с большой величиной относительной магнитной проницаемости), например в виде цилиндрического стержня. Подключив ток к катушке в ее окрестности, создается магнитное поле напряженностью Н, сердечник многократно усиливает это поле и одновременно намагничивает. Коэффициент усиления определяется соотношением B = µH, где — проницаемость ядра, во много раз превышающая проницаемость воздуха. Таким образом, магнитная индукция увеличится во много раз и, следовательно, усилится результирующее магнитное поле.

    Северный полюс формируется на одном конце ядра, а южный полюс — на противоположном конце. Если мы изменим направление тока, полюса поменяются местами. Сила электромагнита может быть изменена величиной проходящего тока, поперечным сечением и материалом сердечника. Если мы прервем ток в катушке, сердечник размагнитится и электромагнит перестанет притягивать железные предметы.

      Комментарии:

    #7 написал: Лиза |

    Электромагниты можно создать, обернув проволоку вокруг железного гвоздя и пропуская ток через проволоку. Электрическое поле в проволочной катушке создает магнитное поле вокруг гвоздя. В некоторых случаях гвоздь остается намагниченным, даже если его вынуть из катушки с проволокой.

      Комментарии:

    #8 написал: Ян |

    Сделать электромагнит в домашних условиях очень просто.

      Комментарии:

    #9 написал: Андрей |

    Электромагнит = катушка с сердечником из магнитомягкой стали. Если мы поместим магнитомягкую сталь в магнит. поле катушки, через которое эл. ток, он становится временным магнитом. Если мы вставим магнитотвердую сталь в магнит. поле катушки, через которое эл. ток, он становится постоянным магнитом. Чем больше эл. через катушку, тем сильнее мг. поле электромагнита.

      Комментарии:

    #10 написал: Эдуард |

    Для создания электромагнита в домашних условиях вам потребуются следующие материалы и инструменты:

    Материалы:

    • Железный гвоздь или кусок железной проволоки
    • Медная проволока
    • Батарейка
    • Лента для скрепления

    Инструменты:

    • Плоскогубцы
    • Ножницы
    • Изолента

    Шаг 1: Намотайте медную проволоку на железный гвоздь или проволоку, сделав несколько витков.

    Шаг 2: Обрежьте концы проволоки и изолируйте их.

    Шаг 3: Подключите концы проволоки к батарейке, используя ленту для скрепления. Перед подключением убедитесь, что проводка правильно подключена к батарейке.

    Шаг 4: Прикоснитесь к железной поверхности гвоздя или проволоки металлическим предметом, чтобы проверить, работает ли ваш электромагнит.

    Ваш электромагнит готов! Помните, что сила магнита будет зависеть от количества витков медной проволоки, а также от силы батарейки, которую вы используете. Если вам нужен более мощный электромагнит, попробуйте увеличить количество витков или использовать более мощную батарейку.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.