Всем привет! Сегодня я собираюсь рассказать вам о очень лёгком, но зрелищном эксперименте, и имя его: «Электромагнит»! Я больше чем уверен что каждый начинающий радиолюбитель знает его, но для начала он как раз подойдёт. Я сделал этот обзор самоделки для тех кому интересно как устроен магнит.
Перед инструкцией давайте посмотрим принцип работы электромагнита. Что говорит нам Википедия:
Электромагнит - устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.
Сильные электромагниты используются в разных механизмах для разных целей. К примеру, электромагнитный подъемный кран используется на металлургических и металлообрабатывающих заводах для перемещения металлического лома и готовых деталей. На заводах часто работают со станками которые ещё называют "магнитные столы", на которых можно работать с железным или стальным изделиями которые закрепляются магнитами с помощью мощных электромагнитов. Нужно только включить ток, чтобы крепко закрепить деталь в любом нужном положении на столе, выключите ток, чтобы освободить изделие. При расфасовке магнитных руд от немагнитных, к примеру при очистке кусков железной руды от пустой породы, используют магнитные сепараторы, при которых очищаемая руда проезжает через мощное магнитное поле электромагнитов, собирающее из него все магнитные элементы.
Нам потребуется:
Правила безопасности:
А сейчас к инструкции:
1.Обмотайте медную проволоку вокруг гвоздя, но так чтобы с каждого конца осталось где-то 30 см, следите за тем, чтобы проволока была закручена только в одну сторону или у вас будет два маленьких поля которые будут мешать друг-другу. ВАЖНО: Проволока должна быть накручена так, чтобы она лежала не далеко от предыдущего мотка, но и не была на нём.
Подсказка: Чем больше слоев тем сильнее магнит, можно сделать даже многослойную.
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.
Электромагниты могут быть использованы для решения целого ряда проблем:
Простейший электромагнит, вполне пригодный для решения небольшого спектра практических бытовых задач может быть изготовлен своими руками без использования катушки.
Для работы приготовьте следующие материалы:
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.
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:
третий провод замыкает цепь, соединяя второй контакт электромагнита с оставшимся контактом батарейки.
Используя выключатель, включение и отключение электромагнита будет осуществляться значительно удобнее.
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.
Это вполне подвластно даже начинающему физику. В статье предложены три варианта того, как сделать электромагнит в домашних условиях. Пробуйте, у вас получится!
В варианте первом инструкция с подробностями того, как сделать электромагнит простейший. Приготовьте:
Приготовили? Собираем конструкцию. Сначала на болт надеваются шайбы. Далее наматывается скотч (это исключит замыкание),все подтягивается гайкой. Получился сердечник сооружаемого электромагнита. Теперь на резьбе болта крепится конец проволоки. Начинайте осторожно наматывать на сердечник проволоку, от виточка к виточку. Намотав первый слой, возвращаемся к первому витку. Теперь наматывается второй виток. Последовательность операций повторяется несколько раз. Каждый раз наматывания нужно делать аккуратно, один слой за другим, от витка к витку.
Примерно на пятом слое количество витков уменьшается, но плотность сохраняется. В итоге мы получаем своеобразную "бульбу". Намотав последний слой, обмотайте катушку изолентой. Простой электромагнит готов.
Как сделать электромагнит, вариант второй. Приготовьте:
Откусите плоскогубцами от гвоздя острый кончик. Обработайте этот срез напильником. Торец должен стать ровным. Обожгите его в печи и дайте самому остыть. Снимите нагар. Принимаемся за изоляцию. Одеваем на гвоздь кембрик, устанавливаем шайбы с двух сторон так, чтобы обмотка не вышла за кембрик. Плотными витками наматываем на кембрик проволоку. Когда будет готов первый слой, оберните слой бумагой и приступайте к следующему слою. Больше витков - сильнее электромагнит. Не забудьте вывести провода наружу по окончании намотки. Концы зачищаются и подключаются к любому источнику тока.
Вариант третий. Как сделать мощный электромагнит? Работать этот электромагнит, как и предыдущий, будет от электричества. А это значит - мощность регулируется, т.е. ее можно как прибавить, так и убавить. Итак, как сделать электромагнит мощный? Готовим:
Теперь приступаем. Для начала -- уточнение: если нет гвоздя, вполне можно приспособить стержень из железа (или что-то подобное). Главный упор на материал (железо) и на саму форму. Стержень нужно выбрать длинный, не кривой. должна наматываться на него ровно, без пробелов. Теперь о проволоке. Подойдет, как вы поняли уже, только медная. Где взять? Из любого блока питания. К примеру, маленького трансформатора, из небольшого генератора. Ориентируйтесь на диаметр катушки: он не должен быть чересчур большой. В идеале - средние размеры. Разломайте (или разрежьте) пластмассу, так вы сможете быстрее размотать проволоку. Вся катушка, скорее всего, не понадобится.
Следующий шаг. Берем гвоздь (или найденный аналог) и на него наматываем проволоку (равномерно). Каждый виточек должен плотно прилегать к предыдущему. Повторюсь: пробелов быть не должно. Наматывайте в несколько слоев (минимум - четыре). Не разорвите случайно катушку при наматывании: разрыв соединения не позволит работать сооружаемому устройству. Теперь выводим два проводника: начало намотки и конец намотки. Оба контакта зачищаем. Аккуратно, осторожно. Медная проволочка, как вы знаете, очень и очень хрупкая. Не повредите ее, иначе запросто переломаете контакт. После зачистки оба контакта подключаются к блоку питания. А можно заодно и к выключателю, если захотите.
Вот и все. Выбирайте вариант и пробуйте. Удачи!
Электромагнит создает магнитное поле с помощью обмотки, обтекаемой электрическим током. Для того чтобы усилить это поле и направить магнитный поток по определенному пути, в большинстве электромагнитов имеется магнитопровод, выполняемый из магнитномягкой стали.
Применение электромагнитов
Электромагниты получили настолько широкое распространение, что трудно назвать область техники, где бы они не применялись в том или ином виде. Они содержатся во многих бытовых приборах - электробритвах, магнитофонах, телевизорах и т.п. Устройства техники связи - телефония, телеграфия и радио немыслимы без их применения.
Электромагниты являются неотъемлемой частью электрических машин, многих устройств промышленной автоматики, аппаратуры регулирования и защиты разнообразных электротехнических установок. Развивающейся областью применения электромагнитов является медицинская аппаратура. Наконец, гигантские электромагниты для ускорения элементарных частиц применяются в синхрофазотронах.
Вес электромагнитов колеблется от долей грамма до сотен тонн, а потребляемая при их работе электрическая мощность - от милливатт до десятков тысяч киловатт.
Особой областью применения электромагнитов являются электромагнитные механизмы. В них электромагниты используются в качестве привода для осуществления необходимого поступательного перемещения рабочего органа или поворота его в пределах ограниченного угла, или для создания удерживающей силы.
Примером подобных электромагнитов являются тяговые электромагниты, предназначенные для совершения определенной работы при перемещении тех или иных рабочих органов; электромагнитные замки; электромагнитные муфты сцепления и торможения и тормозные электромагниты; электромагниты, приводящие в действие контактные устройства в реле, контакторах, пускателях, автоматических выключателях; подъемные электромагниты, электромагниты вибраторов и т. п.
В ряде устройств наряду с электромагнитами или взамен их используются постоянные магниты (например, магнитные плиты металлорежущих станков, тормозные устройства, магнитные замки и т. п.).
Классификация электромагнитов
Электромагниты весьма разнообразны по конструктивным выполнениям, которые различаются по своим характеристикам и параметрам, поэтому классификация облегчает изучение процессов, происходящих при их работе.
В зависимости от способа создания магнитного потока и характера действующей намагничивающей силы электромагниты подразделяются на три группы: электромагниты постоянного тока нейтральные, электромагниты постоянного тока поляризованные и электромагниты переменного тока.
Нейтральные электромагниты
В нейтральных электромагнитах постоянного тока рабочий магнитный поток создается с помощью обмотки постоянного тока. Действие электромагнита зависит только от величины этого потока и не зависит от его направления, а следовательно, от направления тока в обмотке электромагнита. При отсутствии тока магнитный поток и сила притяжения, действующая на якорь, практически равны нулю.
Поляризованные электромагниты
Поляризованные электромагниты постоянного тока характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков:(поляризующего и рабочего. Поляризующий магнитный поток в большинстве случаев создается с помощью постоянных магнитов. Иногда для этой цели используют электромагниты. Рабочий поток возникает под действием намагничивающей силы рабочей или управляющей обмотки. Если ток в них отсутствует, на якорь действует сила притяжения, создаваемая поляризующим магнитным потоком. Действие поляризованного электромагнита зависит как от величины, так и от направления рабочего потока, т. е. от направления тока в рабочей обмотке.
Электромагниты переменного тока
В электромагнитах переменного тока питание обмотки осуществляется от источника переменного тока. Магнитный поток, создаваемый обмоткой, по которой проходит переменный ток, периодически изменяется по величине и направлению (переменный магнитный поток), в результате чего сила электромагнитного притяжения пульсирует от нуля до максимума с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока.
Однако для тяговых электромагнитов снижение электромагнитной силы ниже определенного уровня недопустимо, так как это приводит к вибрации якоря, а в отдельных случаях к прямому нарушению нормальной работы. Поэтому в тяговых электромагнитах, работающих при переменном магнитном потоке, приходится прибегать к мерам для уменьшения глубины пульсации силы (например, применять экранирующий виток, охватывающий часть полюса электромагнита).
Кроме перечисленных разновидностей, в настоящее время большое распространение получили электромагниты с выпрямлением тока, которые по питанию могут быть отнесены к электромагнитам переменного тока, а по своим характеристикам приближаются к электромагнитам постоянного тока. Поскольку все же имеются некоторые специфические особенности их работы.
В зависимости от способа включения обмотки различают электромагниты с последовательными и параллельными обмотками.
Обмотки последовательного включения , работающие при заданном токе, выполняются с малым числом витков большого сечения. Ток, проходящий по такой обмотке, практически не зависит от ее параметров, а определяется характеристиками потребителей, включенных.последовательно с обмоткой.
Обмотки параллельного включения , работающие при заданном напряжении, имеют, как правило, весьма большое число витков и выполняются из провода малого сечения.
По характеру работы обмотки электромагниты разделяются на работающие в длительном, прерывистом и кратковременном режимах.
По скорости действия электромагниты могут быть с нормальной скоростью действия, быстродействующие и замедленно действующие. Это разделение является несколько условным и свидетельствует главным образом о том, приняты ли специальные меры для получения необходимой скорости действия.
Все перечисленные выше признаки накладывают свой отпечаток на особенности конструктивных выполнений электромагнитов.
Грузоподъемные электромагниты
Устройство электромагнита
Вместе с тем при всем разнообразии встречающихся на практике электромагнитов они состоят из основных частей одинакового назначения. К ним относятся катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой (может быть несколько катушек и несколько обмоток), неподвижная часть магнитопровода, выполняемого из ферромагнитного материала (ярмо и сердечник) и подвижная часть магнитопровода (якорь). В некоторых случаях неподвижная часть магнитопровода состоит из нескольких деталей (основания, корпуса, фланцев и т. д.). а)
Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода воздушными промежутками и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соответствующим деталям приводимого в действие механизма.
Поверхности подвижной или неподвижной части магнитопровода, ограничивающие рабочий воздушный промежуток, называют полюсами.
В зависимости от расположения якоря относительно остальных частей электромагнита различают электромагниты с внешним притягивающимся якорем, электромагниты со втягивающимся якорем и электромагниты с внешним поперечно движущимся якорем.
Характерной особенностью электромагнитов с внешним притягивающимся якорем является внешнее расположение якоря относительно обмотки. На него действует главным образом рабочий поток, проходящий от якоря к торцу шляпки сердечника. Характер перемещения якоря может быть вращательным (например, клапанный электромагнит) или поступательным. Потоки рассеяния (замыкающиеся помимо рабочего зазора) у таких электромагнитов практически не создают тягового усилия, и поэтому их стремятся уменьшить. Электромагниты этой группы способны развивать достаточно большое усилие, но обычно применяются при сравнительно небольших рабочих ходах якоря.
Особенностью электромагнитов со втягивающимся якорем
являются частичное расположение якоря в своем начальном положении внутри катушки и дальнейшее перемещение его в катушку в процессе работы. Потоки рассеяния у таких электромагнитов, особенно при больших воздушных зазорах, создают определенное тяговое усилие, в результате чего они являются полезными, особенно при сравнительно больших ходах якоря. Такие электромагниты могут выполняться со стопом или без него, причем форма поверхностей, образующих рабочий зазор, может быть различной в зависимости от того, какую тяговую характеристику нужно получить.
Электромагниты со втягивающимся якорем могут развивать усилия и иметь ход якоря, изменяющиеся в очень большом диапазоне, что обусловливает их широкое распространение.
В электромагнитах с внешним поперечно движущимся якорем якорь перемещается поперек магнитных силовых линий, поворачиваясь на некоторый ограниченный угол. Такие электромагниты обычно развивают сравнительно небольшие усилия, но они позволяют путем соответствующего согласования форм полюсов и якоря получать изменения тяговой характеристики и высокий коэффициент возврата.
В каждой из трех перечисленных групп электромагнитов в свою очередь имеется ряд конструктивных разновидностей, связанных как с характером протекающего по обмотке тока, так и с необходимостью обеспечения заданных характеристик и параметров электромагнитов.
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 . 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 .
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.
