Com fer un electroimant a casa

Solenoide – un imant artificial en el qual sorgeix un camp magnètic i es concentra al nucli ferromagnètic com a resultat del pas d’un corrent elèctric a través del bobinat que l’envolta, és a dir. en passar corrent per la bobina, el nucli col·locat al seu interior adquireix les propietats d’un imant natural.

L’abast dels electroimants és molt extens. S'utilitzen en màquines i aparells elèctrics, en dispositius d'automatització, en medicina, en diversos tipus d'investigació científica. Molt sovint, els electroimants i els solenoides s’utilitzen per moure algun tipus de mecanismes i en fàbriques per aixecar càrregues.

Així, per exemple, l’electroimant per elevar és un mecanisme molt convenient, productiu i econòmic: el personal de manteniment no necessita assegurar i alliberar la càrrega transportada. N’hi ha prou de posar un electroimant a la càrrega transportada i encendre el corrent elèctric a la bobina de l’electroimant i la càrrega serà atreta per l’electroimant i, per alliberar-lo de la càrrega, només cal apagar el corrent.

El disseny de l'electroimant és fàcil de repetir i, en essència, no és res més que el nucli i la bobina del conductor. En aquest article, respondrem a la pregunta de com fer un electroimant amb les nostres pròpies mans?

Com funciona un electroimant (teoria)

Si un corrent elèctric flueix pel conductor, es genera un camp magnètic al voltant d’aquest conductor. Com que el corrent només pot fluir quan el circuit està tancat, el conductor ha de ser un bucle tancat, com un cercle, que és el bucle tancat més senzill.

Anteriorment, sovint s’utilitzava un conductor enrotllat en un cercle per observar l’acció del corrent sobre una agulla magnètica situada al seu centre. En aquest cas, la fletxa es troba a una distància igual de totes les parts del conductor, facilitant l’observació de l’efecte del corrent sobre l’imant.

Per tal de millorar l'efecte d'un corrent elèctric sobre un imant, primer és possible augmentar el corrent. Tanmateix, si aneu al voltant del conductor pel qual un corrent flueix dues vegades al voltant del circuit que cobreix, l’efecte del corrent sobre l’imant es duplicarà.

Així, aquesta acció es pot augmentar moltes vegades arrodonint el conductor un nombre adequat de vegades al voltant d’un circuit determinat. El cos conductor resultant, format per voltes individuals, el nombre de les quals pot ser arbitrari, s’anomena bobina.

Recordeu el curs de la física escolar, és a dir, que quan un corrent elèctric flueix a través d’un conductor es produeix un camp magnètic. Si el conductor s’enrotlla en una bobina, es formen les línies d’inducció magnètica de totes les voltes i el camp magnètic resultant serà més fort que per a un sol conductor.

El camp magnètic generat per un corrent elèctric, en principi, no té diferències significatives en comparació amb un camp magnètic, si tornem als electroimants, llavors la fórmula de la seva força de tracció és així:

F = 40550 ∙ B²∙ S,

on F és la força de tracció, kg (la força també es mesura a Newtons, 1 kg = 9,81 N, o 1 N = 0,102 kg); B - inducció, T; S és l’àrea de secció de l’electroimant, m2.

És a dir, la força de tracció d’un electroimant depèn de la inducció magnètica, considerem la seva fórmula:

Aquí U0 és la constant magnètica (12,5 * 107 Gn / m), U és la permeabilitat magnètica del medi, N / L és el nombre de voltes per unitat de longitud del solenoide, I és la força actual.

Es dedueix que la força amb què l’imant atrau alguna cosa depèn de la força actual, el nombre de voltes i la permeabilitat magnètica del medi. Si no hi ha cap nucli a la bobina, el medi és aire.

A continuació, es mostra una taula de permeabilitats magnètiques relatives per a diferents suports. Veiem que a l’aire és 1, mentre que en altres materials és desenes o fins i tot centenars de vegades més.

En enginyeria elèctrica, un metall especial s’utilitza per a nuclis, sovint s’anomena acer elèctric o transformador. A la tercera fila de la taula, veieu "Planxa amb Silici" en què la permeabilitat magnètica relativa és de 7 * 103 o 7000 GN / m.

Aquest és el valor mitjà de l'acer transformador. Difereix de l’habitual el mateix contingut de silici. A la pràctica, la seva relativa permeabilitat magnètica depèn del camp aplicat, però no entrarem en detalls. Què dóna el nucli de la bobina? El nucli d’acer elèctric millorarà el camp magnètic de la bobina unes 7.000-7500 vegades!

Tot el que heu de recordar per començar és que depèn del material principal que hi ha dins de la bobina inducció magnèticai la força amb la qual tirarà l'electroimant depèn d'ella.

Practiqueu

Un dels experiments més populars que es duen a terme per demostrar l’ocurrència d’un camp magnètic al voltant d’un conductor és l’experiència amb fitxes metàl·liques. El conductor es cobreix amb un full de paper i s’hi aboquen xips magnètics, després es passa un corrent elèctric pel conductor i el xip canvia d’alguna manera la seva posició sobre el full. Això és gairebé un electroimant.

Però per a un electroimant, només cal atreure xips de metall. Per tant, cal reforçar-lo, en funció de l’anterior: cal fer una bobina enrotllada sobre un nucli metàl·lic. L’exemple més senzill seria un filferro de coure aïllat enrotllat al voltant d’una ungla o un cargol.

Aquest electroimant és capaç d'atraure diferents pins, ferralla i similars.

Com a filferro, podeu utilitzar qualsevol filferro en PVC o un altre aïllament, o un fil de coure en aïllament de vernís com PEL o PEV, que s'utilitzen per als bobinats de transformadors, altaveus, motors, etc. Podeu trobar-lo nou en bobines o bé rebobinar des dels mateixos transformadors.

10 nanoses de fabricar electroimants en paraules simples:

1. L’aïllament al llarg de tota la longitud del conductor ha de ser uniforme i intacte de manera que no hi hagi fallades entre torns.

2. La bobinada hauria d’anar en un sol sentit com sobre un filet de fil, és a dir, no podeu doblegar el fil a 180 graus i anar en el sentit contrari. Això es deu al fet que el camp magnètic resultant serà igual a la suma algebraica dels camps de cada bobina, si no s’entra en detalls, aleshores les bobines enrotllades en sentit contrari generaran un camp electromagnètic de signe oposat, com a resultat del camp es restarà i com a resultat la força de l’electroimant serà menor i si hi haurà el mateix nombre de voltes en una i l’altra direcció, l’imant no atraurà res de res, ja que els camps se suprimeixen els uns als altres.

3. La força de l’electroimant també dependrà de la força actual, i depèn del voltatge aplicat a la bobina i de la seva resistència. La resistència de la bobina depèn de la longitud del filferro (com més llarg sigui, més gran és) i la seva àrea de secció (com més gran sigui la secció, menys resistència) es pot realitzar un càlcul aproximat mitjançant la fórmula - R = p * L / S

4. Si el corrent és massa alt, la bobina es cremarà.

5. Amb corrent directe: el corrent serà major que amb corrent altern degut a la influència de la inductància de la reactància.

6. Quan es treballa en corrent altern: l'electromagnet sonarà i sonarà, el seu camp canviarà de direcció constantment i la seva força de tracció serà menor (dues vegades) que quan es treballa en constant. Al mateix temps, el nucli per a les bobines de corrent altern es fa de xapa, reunint-se, mentre que les plaques estan aïllades les unes de les altres per vernís o per una fina capa d’escala (òxid), l’anomenada. barreges: per reduir les pèrdues i els corrents de Foucault.

7. Amb la mateixa força de tracció, un imant elèctric de corrent altern pesarà el doble i les dimensions augmentaran en conseqüència.

8. Però val la pena considerar que els electroimants de CA són més ràpids que els imants de corrent continu.

9. Núvols d’electroimants de corrent continu

10. Ambdós tipus d’electroimants poden funcionar tant en corrent altern com en corrent altern, l’única pregunta és: quin tipus d’energia tindrà, quines pèrdues i calefacció es produiran.

3 idees per a l'electroimant a partir d'eines improvisades a la pràctica

Com ja s’ha comentat, la manera més fàcil de fer un electroimant és utilitzar una varilla metàl·lica i un fil de coure recollint l’una i l’altra per l’energia necessària. La tensió d’alimentació d’aquest dispositiu es selecciona empíricament en funció de la força i l’escalfament actuals de l’estructura. Per comoditat, podeu utilitzar una bobina de plàstic de fil o similars, i al seu forat interior escolliu un nucli - un forrellat o un clau.

La segona opció és utilitzar un electroimant gairebé preparat. Penseu en dispositius de commutació electromagnètica: relés, arrencadors magnètics i contactors. Per a un ús de corrent directe i tensió de 12V, és convenient utilitzar una bobina de relés automotors. Tot el que heu de fer és treure la caixa, trencar els contactes mòbils i connectar l’alimentació.

Per a treballs de 220 o 380 volts, és convenient utilitzar bobines entrants i contactors magnèticsEs tallen en un mandrí i es poden treure fàcilment. Seleccioneu el nucli en funció de l’àrea de secció del forat de la bobina.

Així que podeu engegar l’imant des de la presa de corrent i és convenient ajustar-ne la força si feu servir un reostat o limiteu el corrent amb l’ajuda d’una resistència potent, per exemple, espiral nichrome.