Собери электромагнит своими руками. Электромагнит Простейший электромагнит своими руками

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

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.

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.

– это устройство, которое при прохождении через него тока, создает магнитное поле.

Электромагниты очень широко используются в промышленности, медицине, быту, электронике в качестве компонентов различных двигателей, генераторов, реле, аудиоколонок, устройств магнитной сепарации, подъемных кранов и др.

История

В 1820 году Эрстед обнаружил, что электрический ток создаёт магнитное поле. А затем, в 1824 году, Уильям Стёржден, создал первый электромагнит. Он представлял из себя кусок железа, который был согнут в форме подковы и на котором было намотано 18 витков медного провода. При подключении к источнику тока, эта конструкция начинала притягивать железные предметы. Причем было замечено, что хотя весил этот электромагнит около 200 гр., он мог притянуть предметы до 4 кг!

Принцип действия

При протекании тока через проводник, вокруг него создается магнитное поле. Это магнитное поле можно усилить, если придать проводнику форму катушки. Но все же это еще не электромагнит. Вот если в эту катушку поместить сердечник из ферромагнитного материала (например, железа), тогда он станет электромагнитом.

Когда ток протекает по обмотке электромагнита, он создает магнитное поле, линии которого пронизывают сердечник, то есть ферромагнитный материал. Под действием этого поля, в сердечнике, мельчайшие области, которые обладают миниатюрными магнитными полями, называющиеся доменами, принимают упорядоченное положение. В результате, их магнитные поля складываются, и образуется одно большое и сильное магнитное поле, способное притянуть большие предметы. Причем, чем сильнее ток, тем сильнее магнитное поле, которое образуется электромагнитом. Но так будет происходить только до магнитного насыщения. Затем при увеличении тока, магнитное поле будет увеличиваться, но незначительно.

Если ток в электромагните убрать, то домены снова примут безупорядоченное положение, но часть их все же останется направленными одинаково. Эти оставшиеся направленными домены, будут создавать небольшое магнитное поле. Это явление называется магнитным гистерезисом .

Устройство

Простейший электромагнит представляет из себя катушку с сердечником из ферромагнитного материала. В нем также присутствует якорь, который служит для передачи механического усилия. Например, в реле , якорь притягивается к электромагниту, и одновременно замыкает контакты.

Так как линии магнитного поля замыкаются на якоре, это еще больше усиливает это магнитное поле.

Классификация

Электромагниты по способу создания магнитного потока делятся на три вида

• Электромагниты переменного тока
• Нейтральные электромагниты постоянного тока
• Поляризованные электромагниты постоянного тока

В электромагнитах переменного тока , магнитный поток изменяется, как по направлению, так и по значению, разница только в том, что изменяется он с удвоенной частотой тока.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока , направление магнитного потока не зависит от направления тока.

В поляризованных электромагнитах постоянного тока, как вы уже поняли, направление магнитного потока зависит от направления тока. При этом эти электромагниты обычно состоят из двух. Один – постоянный магнит , создает поляризующий магнитный поток, который нужен при отключении основного, рабочего электромагнита.

Сверхпроводящий электромагнит

Отличие сверхпроводящего электромагнита от обычного в том, что в его обмотке, вместо обычно проводника, используется сверхпроводник. При этом его обмотка охлаждена с помощью жидкого гелия до очень низких температур. Его преимущество в том, что ток в нем достигает очень больших значений, благодаря тому, что у сверхпроводника, практически отсутствует сопротивление. Поэтому магнитное поле приобретает большую силу. Эксплуатация таких электромагнитов обходится дешевле, так как в них отсутствуют тепловые потери в обмотке. Сверхпроводящие магниты используются в аппаратах МРТ, ускорителях частиц и в другом научном оборудовании.

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.

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.

Вспомним курс школьной физики, а именно о том, что при протекании электрического тока через проводник . 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∙B 2 ∙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:

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.

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 , 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.

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

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.

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.

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 , 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, .