Изготовление электромагнита

 

6 класс   ТЕМА 25

 

Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.

Действие электромагнита зависит как от силы магнитного поля, так и от силы и направления электрического тока в обмотке.

Полезные свойства электромагнитов:

-быстро размагничиваются при выключении тока,

-можно изготовить любых размеров,

-при работе можно регулировать магнитное действие,

меняя силу тока в цепи.

В основном область применения электромагнитов - электрические машины и аппараты, входящие в системы промышленной автоматики, в аппаратуру защиты электротехнических установок. Электромагниты используют в подъемных устройствах, для очищения угля от металла, для сортировки разных сортов семян, для формовки железных деталей , в магнитофонах.

Электромагниты применяются и в электроизмерительных приборах.

Развивающейся областью применения электромагнитов является медицинская аппаратура.

Электромагнит можно изготовить, намотав электрический провод на кусок мягкого железа. Когда через провод будет пропущен электрический ток, образуется магнитное поле, которое передается куску железа. Магнитную силу такого магнита и расположение его полюсов можно изменить, изменив силу тока, проходящего через провод.

• Магнитный железняк был самым первым магнитом, обнаруженным на Земле. Он также является самым магнетическим веществом на нашей планете. Железняк был открыт древними греками между 800 и 500 годами до н. э. В Древнем Китае также использовали этот естественный магнит.

• Землю окружает магнитное поле. Это поле защищает Землю от частиц, отрывающихся от Солнца, отталкивая эти частицы. Другими небесными телами, обладающими собственными магнитными полями, являются Солнце, Сатурн, Юпитер, Нептун и Уран.

• Атомы, из которых состоят магнитные вещества, сами ведут себя как высоко заряженные магниты. Когда эти атомы выстраиваются, согласовывая направление своих южных и северных полюсов, вещество превращается в магнит.

 

Если по-простому, то соображения для изготовления электромагнита своими руками такие:

1. Сила электромагнита определяется произведением тока на витки, чем больше витков при заданном токе, тем сильнее.

2. Железный сердечник внутри катушки увеличивает силу магнита в разы. Но если сечение сердечника маленькое (например, иголка) большой силы не получить, как, например, с гвоздя (в иголке силовым линиям "тесно", насыщение)

3. Оптимально, когда длина сердечника равна длине каркаса.

4. Длина сердечника не должна очень сильно превышать диаметр, 10:1, наверное, предел

5. Расчёт обмотки для случая 12В, 2А. Сопротивление катушки получается 6 ом. При плотности тока 5А на мм кв. получаем сечение провода  не меньше 0,4 мм кв. или диаметр ~0,7мм. Сопротивление одного метра медного повода диаметром 0,7 мм равно 0,04 ома (из справочника, или считать 0,017 ом на метр длины при сечении 1 мм кв.).  Соответственно, для 6 ом надо 150 метров провода. Влезут ли они на Ваш каркас - вопрос... Из заданных размеров каркаса определяем среднюю длину одного витка, считаем, сколько витков влезет по длине каркаса в одном слое, сколько слоёв влезет и прикидываем...

6. В любом случае процесс расчёта витков, диаметра провода и заданного тока является итерационным, надо при каждом изменении одного параметра всё пересчитывать, добиваясь максимума ампер-витков.