איך להכין אלקטרומגנט בבית

סולנואיד – מגנט מלאכותי בו מתעורר שדה מגנטי ומרוכז בליבה הפרומגנטית כתוצאה ממעבר זרם חשמלי דרך הפיתול המקיף אותו, כלומר כאשר מעבירים זרם דרך הסליל, הליבה המוצבת בתוכה רוכשת את תכונותיו של מגנט טבעי.

היקף האלקטרומגנטים הוא נרחב מאוד. הם משמשים במכונות ומכשירים חשמליים, במכשירי אוטומציה, ברפואה, במחקרים מדעיים מסוגים שונים. לרוב, אלקטרומגנטים וסולנואידים משמשים להנעת סוג של מנגנונים, ובמפעלים להרמת עומסים.

כך, למשל, האלקטרומגנט הרמה הוא מנגנון נוח, יצרני וחסכוני מאוד: אנשי תחזוקה אינם נדרשים לאבטח ולשחרר את המטען המובל. מספיק לשים אלקטרומגנט על העומס הנע ולהדליק את הזרם החשמלי בסליל האלקטרומגנט והעומס יימשך אל האלקטרומגנט, וכדי לשחרר את העומס, אתה רק צריך לכבות את הזרם.

קל לעצב את עיצוב האלקטרומגנט ובמהותו אינו אלא הליבה והסליל של המוליך. במאמר זה נענה על השאלה כיצד להכין אלקטרומגנט במו ידיכם?

איך אלקטרומגנט (תיאוריה)

אם זרם חשמלי זורם במוליך, נוצר שדה מגנטי סביב המוליך הזה. מכיוון שזרם יכול לזרום רק כאשר המעגל סגור, המוליך צריך להיות לולאה סגורה, כמו מעגל, שהוא הלולאה הסגורה הפשוטה ביותר.

בעבר שימש לרוב מוליך שהתגלגל במעגל כדי לצפות בפעולה של זרם על מחט מגנטית הממוקמת במרכזו. במקרה זה, החץ נמצא במרחק שווה מכל חלקי המוליך, מה שמקל על התבוננות בהשפעת הזרם על המגנט.

על מנת להעצים את השפעת זרם חשמלי על מגנט, ראשית ניתן להגדיל את הזרם. עם זאת, אם אתה מסתובב במוליך דרכו זרם כלשהו זורם פעמיים סביב המעגל שהוא מכסה, אז השפעת הזרם על המגנט תכפיל.

לפיכך, ניתן להגדיל פעולה זו פעמים רבות על ידי עיגול המוליך מספר מתאים של פעמים סביב מעגל נתון. הגוף המוליך שהתקבל, המורכב מסיבובים בודדים, שמספרם יכול להיות שרירותי, נקרא סליל.

נזכיר את מהלך פיזיקת בית הספר, היינו שכאשר זרם חשמלי זורם במוליך שדה מגנטי מתרחש. אם מוליכים את המוליך לסליל, ייווצרו קווי הגיוס המגנטי של כל הסיבובים, והשדה המגנטי המתקבל יהיה חזק יותר מאשר למוליך יחיד.

בשדה המגנטי שנוצר על ידי זרם חשמלי, באופן עקרוני, אין הבדלים משמעותיים בהשוואה לשדה מגנטי, אם נחזור לאלקטרומגנטים, הנוסחה לכוח המתיחה שלו נראית כך:

F = 40550 ∙ B²∙ ש,

כאשר F הוא כוח המתיחה, ק"ג (הכוח נמדד גם בניוטון, 1 ק"ג = 9.81 N, או 1 N = 0.102 ק"ג); B - אינדוקציה, T; S הוא שטח החתך של האלקטרומגנט, מ"ר.

כלומר, כוח המתיחה של אלקטרומגנט תלוי בהשראה מגנטית, קחו בחשבון את הנוסחה שלו:

כאן U0 הוא הקבוע המגנטי (12.5 * 107 Gn / m), U הוא החדירות המגנטית של המדיום, N / L הוא מספר הסיבובים לכל אורך היחידה של הסולנואיד, אני הכוח הנוכחי.

מכאן עולה כי הכוח איתו המגנט מושך משהו תלוי בחוזק הנוכחי, במספר הסיבובים ובחדירות המגנטית של המדיום. אם אין גרעין בסליל, המדיום הוא אוויר.

להלן טבלה של חדירות מגנטיות יחסית למדיות שונות. אנו רואים כי באוויר זה 1, בעוד שבחומרים אחרים הוא עשרות ואף מאות פעמים יותר.

בהנדסת חשמל משתמשים במתכת מיוחדת לליבות, זה נקרא לעתים קרובות פלדת חשמל או שנאי. בשורה השלישית של השולחן רואים "ברזל עם סיליקון" בו החדירות המגנטית היחסית היא 7 * 103 או 7000 GN / m.

זהו הערך הממוצע לפלדת שנאי. זה שונה מהתוכן הרגיל באותו תוכן סיליקון. בפועל, החדירות המגנטית היחסית שלה תלויה בשדה המיושם, אך לא ניכנס לפרטים. מה נותן את הליבה בסליל? ליבת הפלדה החשמלית תשפר את השדה המגנטי של הסליל כ- 7000-7500 פעמים!

כל מה שצריך לזכור מלכתחילה זה שזה תלוי בחומר הליבה שבתוך הסליל אינדוקציה מגנטית, והכוח איתו האלקטרומגנט ימשוך תלוי בו.

תרגול

אחד הניסויים הפופולריים ביותר שנעשים כדי להדגים את התרחשותו של שדה מגנטי סביב מוליך הוא החוויה עם שבבי מתכת. המוליך מכוסה ביריעת נייר ושופכים עליו שבבים מגנטיים ואז מועבר זרם חשמלי דרך המוליך, והשבב משנה את מיקומו איכשהו על הגיליון. זה כמעט אלקטרומגנט.

אבל עבור אלקטרומגנט, פשוט משיכת שבבי מתכת אינה מספיקה. לכן, יש צורך לחזק אותו, בהתבסס על האמור לעיל - אתה צריך לבצע פצע סליל על ליבת מתכת. הדוגמה הפשוטה ביותר הייתה חוט נחושת מבודד שנפתל ​​סביב מסמר או בורג.

אלקטרומגנט כזה מסוגל למשוך סיכות שונות, סקראפי וכדומה.

כחוט, אתה יכול להשתמש בכל חוט בבידוד PVC או בידוד אחר, או בחוט נחושת בבידוד לכה מסוג PEL או PEV המשמשים להתפתלות שנאים, רמקולים, מנועים וכו '. אתה יכול למצוא את זה חדש בסלילים, או להיכנס אחורה מאותם שנאים.

10 ניואנסים של ייצור אלקטרומגנטים במילים פשוטות:

1. הבידוד לכל אורכו של המוליך חייב להיות אחיד ושלם כך שלא יהיו תקלות בין סיבוב.

2. המתפתל צריך ללכת באותו כיוון כמו על סליל חוט, כלומר אינך יכול לכופף את החוט 180 מעלות וללכת בכיוון ההפוך. זה נובע מהעובדה שהשדה המגנטי המתקבל יהיה שווה לסכום האלגברי של השדות של כל סליל, אם לא נכנסים לפרטים, אז הסלילים הפצועים בכיוון ההפוך יפיקו שדה אלקטרומגנטי של סימן הפוך, כתוצאה מהשדה יופחת וכתוצאה מכך כוח האלקטרומגנט יהיה פחות ואם יהיה מספר זהה של סיבובים בכיוון זה ובכיוון השני, המגנט לא ימשוך אליו שום דבר מכיוון שהשדות מדכאים זה את זה.

3. חוזק האלקטרומגנט יהיה תלוי גם בחוזק הנוכחי, וזה תלוי במתח המופעל על הסליל ובעמידותו. ההתנגדות של הסליל תלויה באורך החוט (ככל שהוא ארוך יותר, כך הוא גדול יותר) ושטח החתך שלו (ככל שהחתך גדול יותר, כך פחות התנגדות) ניתן לבצע חישוב משוער על ידי הנוסחה - R = p * L / S

4. אם הזרם גבוה מדי, הסליל יישרף.

5. עם זרם ישר - הזרם יהיה גדול יותר מאשר עם זרם חילופין כתוצאה מהשפעת השראות התגובה.

6. כאשר עובדים על זרם חילופין - האלקטרומגנט יזמזום ויקשקש, שדהו ישנה ללא הרף כיוון, וכוח המתיחה שלו יהיה פחות (פעמיים) מאשר בעבודה על קבוע. במקרה זה, הליבה לסלילי זרם חילופין עשויה מתכת, המתכנסת יחד, בעוד שהצלחות מבודדות זו מזו על ידי לכה או שכבת סולם דקה (תחמוצת), מה שנקרא תערובות - להפחתת הפסדים וזרמי פוקו.

7. באותו כוח המתיחה, מגנט חשמלי זרם חילופין ישקול פי שניים והממדים יגדלו בהתאם.

8. אך כדאי לקחת בחשבון שאלקטרומגנטים של AC הם מהירים יותר ממגנטים של DC.

9. ליבות אלקטרומגנטיות DC

10. שני סוגי האלקטרומגנטים יכולים לעבוד הן על זרם ישר והן על זרם חילופין, השאלה היחידה היא איזה סוג כוח יהיה ברשותו, אילו הפסדים וחימום יתרחשו.

3 רעיונות לאלקטרומגנט מכלים מאולתרים בפועל

כפי שכבר הוזכר, הדרך הקלה ביותר לייצור אלקטרומגנט היא להשתמש במוט מתכת וחוט נחושת על ידי איסוף אחד לשני עבור הכוח הנדרש. מתח האספקה ​​של מכשיר זה נבחר אמפירית על סמך חוזק הזרם של החיבור והמבנה. לנוחיותכם תוכלו להשתמש בסליל חוט מפלסטיק וכדומה, ולבחור גרעין - בריח או מסמר - מתחת לחור הפנימי שלו.

האפשרות השנייה היא להשתמש באלקטרומגנט כמעט מוכן. חשוב על מכשירי מיתוג אלקטרומגנטיים - ממסרים, מתחילים מגנטיים ומגעים. לשימוש בזרם ישר ומתח של 12 וולט, נוח להשתמש בסליל מממסרים לרכב. כל שעליך לעשות הוא להסיר את התיק, לשבור את המגעים הניתנים להזזה ולחבר את הכוח.

לעבודה מ 220 או 380 וולט נוח להשתמש בסלילים מתחילים ומגעים מגנטייםהם נפצעים על קנה וניתן להסירם בקלות. בחר את הליבה בהתבסס על שטח חתך החור של הסליל.

כך שתוכלו להדליק את המגנט מהשקע, ונוח להתאים את חוזקו אם אתם משתמשים בריאוסטט או מגבילים את הזרם באמצעות התנגדות עוצמתית, למשל, ספירלה של ניכרום.