Ювелирное обозрение

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 возникает магнитное поле. 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:

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 магнитная индукция, 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 магнитных пускателей и контакторов, 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, нихромовой спирали.

Хотелось бы иметь возможность создать самостоятельно мощный электромагнит для разных дел, которых сразу найдется немало. Но это совсем не просто, как показывает практика. А вот простой электромагнит на основе обычного гвоздя, батарейки и провода сделать по силам даже младшему школьнику причем все это можно сделать дома, заранее купив в магазине необходимые детали. Кстати, на уроках физики эта идея тоже может пригодится.

Расскажем, какие запачасти и действия необходимы для этого маленького магнитика.

Итак, нам необходимо приготовить перед работой медный провод, электрический ленту, батареи AA, гвоздь, ножницы, булавки.

Во-первых, мы должны обернуть медный провод вокруг гвоздя.

Очень важно, чтобы витки провода плотно легли на катушку. Отрежьте лишнее и чистим провод от изоляции. Затем подключите клеммы. Отрежьте кусок изоленты. Подключите один контакт к минусу и второй -к плюсу. Мы получили такой электрический магнит. В заключение его нужно проверить.

А приобрести мощный магнит можно в китайском интернет-магазине.

Подробнее о то, как создать электромагнит

Довольно легко построить электромагнит. Все, что вам нужно сделать, это обернуть несколько витков изолированных медных проводов вокруг железного сердечника. Если вы присоедините батарею к проводу, электрический ток начнет течь, и железный сердечник станет намагниченным. Когда аккумулятор отсоединен, железный сердечник потеряет свой магнетизм. Выполните следующие шаги, если хотите построить электромагнит, описанный в нашем эксперименте « Магниты и электромагниты» :

Шаг 1 – Соберите материалы

Чтобы построить электромагнит, описанный в нашем эксперименте « Магниты и электромагниты» , вам понадобятся:

Один железный гвоздь длиной 15 сантиметров. Три метра изолированного многожильного медного провода. Одна или несколько батареек D-cell.

Шаг 2 – Удалите часть изоляции

Медная проволока должна быть выставлена ​​так, чтобы батарея могла хорошо подключиться к электросети. Используйте пару проводов для удаления нескольких сантиметров изоляции с каждого конца провода.

Шаг 3 – Оберните провод вокруг гвоздя

Аккуратно оберните провод вокруг гвоздя. Чем больше проволоки вы обернете вокруг гвоздя, тем сильнее будет ваш электромагнит. Убедитесь, что вы оставили достаточно разматываемого провода, чтобы вы могли прикрепить аккумулятор.

Провод обернут вокруг гвоздя, чтобы создать электромагнит.

Когда вы обматываете провод вокруг гвоздя, убедитесь, что вы делаете это в одном направлении. Вам нужно это сделать, потому что направление магнитного поля зависит от направления создаваемого им электрического тока. Движение электрических зарядов создает магнитное поле. Если бы вы могли видеть магнитное поле вокруг провода, на котором протекает электричество, это было бы похоже на серию кругов вокруг провода. Если электрический ток течет прямо к вам, созданное им магнитное поле крутится вокруг провода против часовой стрелки. Если направление электрического тока отменяется, магнитное поле также меняет направление и направляет провод по часовой стрелке. Если вы оберните часть провода вокруг гвоздя в одном направлении, а часть провода – в другом направлении,

Магнитное поле вокруг токопроводящей проволоки.

Шаг 4 – Подключите аккумулятор

Прикрепите один конец провода к положительной клемме аккумулятора, а другой конец провода – к отрицательной клемме аккумулятора. Если все пошло хорошо, ваш электромагнит теперь работает!

Не беспокойтесь о том, какой конец провода вы прикрепляете к положительной клемме аккумулятора, а какой – к отрицательной клемме. Ваш магнит будет работать так же хорошо, как и в любом случае. Что изменит полярность вашего магнита. Один конец вашего магнита будет его северным полюсом, а другой конец будет его южным полюсом. Реверсируя способ подсоединения аккумулятора, вы можете перевернуть полюсы вашего электромагнита.

Советы по усилению вашего электромагнита

Чем больше оборотов провода у вашего магнита, тем лучше. Имейте в виду, что чем дальше провод от ядра, тем менее эффективным он будет.

Чем больше тока проходит через провод, тем лучше. Внимание! Слишком много тока может быть опасным! Когда электричество проходит через провод, часть электрической энергии преобразуется в тепло. Чем больше ток течет через провод, тем больше тепла генерируется. Если вы удвоите ток, проходящий через провод, генерируемое тепло увеличится в 4 раза ! Если вы утроите ток, проходящий через провод, вырабатываемая теплота увеличится в 9 раз ! Вещи могут быстро стать слишком горячими для обработки.

Попробуйте экспериментировать с разными ядрами. Более толстая сердцевина может создать более мощный магнит. Просто убедитесь, что материал, который вы выберете, может быть намагничен. Вы можете проверить свое ядро ​​с помощью постоянного магнита. Если постоянный магнит не притягивается к вашему ядру, он не станет хорошим электромагнитом. Например, алюминиевый стержень не является хорошим выбором для сердечника вашего магнита.

Магнит из гвоздя

Сегодня я хотел бы рассказать вам, как сделать простой электрический магнит.

Может быть, кто-то уже знает это или учился на уроках физики или ремесел. Я собираюсь показать это тем, кто еще этого не знает. Нам нужен медный провод, изолента, батарейка АА, гвоздь, ножницы, в коробке есть штыри для тестирования.

Сначала нам нужно обмотать медный провод вокруг ногтя.

Это выглядит так. Необходимо, чтобы катушки были плотными. Отрежьте концы и снимите изоляцию.

Затем подключите клеммы. Отрежьте кусок изоленты. Подключите один контакт к минусу, а второй – к плюсу. У нас есть такой электрический магнит. Давайте проверим это.

Иногда элементы питания используют не совсем по назначению. И в итоге появляются лайфхаки с батарейками. Что же можно сделать из использованных батареек в домашних условиях? Об этом мы расскажем прямо сейчас!

Как сделать электрошокер из батарейки?

Для изготовления потребуется:

1. Батарейка крона на 9 вольт.
2. Преобразующий трансформатор. Его можно вытащить из зарядного устройства или сетевого адаптера.
3. Стержень из эбонита на 30-40 сантиметров.
4. Изолента
5. Проволока.

Процесс сборки

Чтобы собрать шокер из батарейки прицепите к концу стержня 2-а куска проволоки. Проволока стальная длинной 5 см. Их так же нужно соединить с преобразующим трансформатором и источником энергии.

Дальше потребуется прицепить элемент питания к двух контактному разъему трансформатора. На другом конце ставят стержня крепят выключатель. Если на него нажать, то между стальными контактами будет проходить электрическая дуга. Чтобы человеческий глаз заметил эту дугу требуется жать на кнопку целых 25 раз за секунду.

В этой самоделки сила тока будет малой и поэтому вырубить с помощью такого электрошокера никого не удастся. Поэтому его можно использовать лишь для устрашения как средство защиты.

Как сделать бомбочку из батарейки?

Чтобы изготовить из нерабочих источников энергии что-то хлопающее придется вытащить все содержимое из цинкового стаканчика. Далее насыпать пороха или чего-то такого что горит. Ну а дальше приделать фитиль и поджечь. В данной статье как делать бомбочки из батарейки рассказано не будет, так как эта информация может нанести вред не только вам, но и окружающим.

Как сделать магнит из батарейки

Для сотворения электромагнита из цилиндрического источника тока потребуется:

• Гвоздь.
• Тонкая медная проволока желательно лакированная, чтобы ничего не замыкало.
• Новый источник тока.

Намотайте виток к витку проволоку на гвоздь. Чем больше сделаете витков, тем меньше будет нагреваться источник тока. После этого к двум торчащим концам присоедините батарейку. Дальше подведите ваш электромагнит к металлу. Например, можно попробовать примагнитить гайку или болт.

Как сделать тайник из батарейки?

Иногда требуется что-то спрятать небольшого размера и для этих нужд вполне подойдет тайник из батарейки.

Для его изготовления достаточно взять элемент питания крону или тип АА. Вытащить содержимое и поместить нужную вещь на хранение. В случае с девяти вольтовым источником энергии можно извлечь часть или вообще вставить маленькие источники питания. В итоге она будет выдавать 9 вольт, но в тоже время будет являться тайником!

Подробнее о том как сделать из нее сейф читайте здесь!

Как сделать выжигатель из батарейки?

Его создают на эффекте замыкания.

Инструменты, которые потребуются для процесса изготовления:

• Карандаш.
• Батарейка крона на 9 вольт.
• Изолента.
• Разъем для источника питания.
• Два шприца.
• Плоскогубцы.

От шприцов потребуются иглы, поэтому их сразу же забираем. От игл нам нужно убрать пластиковую часть. Приматываем иголку к карандашу с помощью изоленты. После этого нужно согнуть немного иглу. Один из проводов, идущих от разъема приматываем к прикрепленной иголке.

С противоположной стороны крепим вторую иглу. Они должны прикасаться друг к другу самыми кончиками. Дальше крепим оставшийся провод и все фиксируем изоляционной лентой. Теперь подсоединяем батарейку и начинаем выжигать.

Как сделать запал из батарейки?

Первым делом придется подобрать ниже приведенные инструменты:

1. Спички.
2. Медный провод.
3. Батарейку.
4. Нихромовую нить.
5. Изоленту.
6. Ножницы.

Зачищаем провода с обеих сторон. Дальше на проводах делаем мостики из нихромовой нити. После этого берем спичку и в середине ее головки делаем маленькое углубление с помощью ножниц. В ней фиксируем нихромовую нить. Такой запал можно сделать и без этой нити.

Более подробнее смотрите внизу на видео.

Как сделать зажигалку из батарейки?

Чтобы создать электрическую зажигалку нужно обзавестись следующим инвентарем:

1. Батарейкой кроной на 9 вольт. Стоит порядка 100 – 200 рублей. Но можно найти дешевле.
2. Тонкая проволока, но лучше использовать нихромовую нить.
3. Провода.
4. Кнопка.
5. 2 болта.
6. Прозрачный клей.
7. Паяльник.
8. Олово.
9. Канифоль или паяльная кислота.

На источник тока наносим с одной узкой стороны клей и приклеиваем болт. На нем обязательно должны быть гайки. Тоже самое повторяем, с другой стороны. Дальше берем севшую старую батарейку крону и вынимаем из нее пластинку с полюсами. Это место для контактов. Подобный разъем можно приобрести в радиомагазине за небольшие деньги.

После этого подсоединяем с помощью паяльника один провод от разъема к болтам. Дальше наматываем проволоку на гвоздь. И делаем из нее пружинку. Ее прикрепляем к болтам с помощью ранее установленных гаек.

Второй провод крепим к кнопке и батарейки. Более подробнее как сделать зажигалку из батарейки смотрите на видео ниже. Возможно в место проволоки можно использовать фольгу. То есть если сделать тонкую полоску и скрутить из нее спираль.

Как сделать прозвонку из батарейки?

По сути это самое простое устройство. Для его изготовления потребуется:

С помощью этой прозвонки вы без проблем определите цел ли провод или нет. Желательно отыскать севшую батарейку крону чтобы извлечь из нее контакты. Но если что можно разъем можно приобрести в интернет магазине или радиомагазине в вашем городе.

Теперь собираем простую цепь! К разъему присоединяем нашу лампочку одним концов. Ко второму концу лампочки крепим провод. Дальше с помощью контактов приделываем пробник к батарейке. Все пробник готов!

В принципе его можно изготовить из батарейки от телефона. Более подробнее смотрите видео ниже!

Стилус из батарейки

Это устройство позволит управлять телефоном в место пальцев. Чтобы его выполнить потребуется:

1. Источник тока, желательно элемент таблеточного типа.
2. Гвоздь на 15 см.
3. Наждачная бумага.
4. Целлофановый пакет.
5. Пилка по металлу.
6. Гель ручка.

У гвоздя обрезаем концы. Если есть электронное точило, то вы без труда это сделаете. После этого шлифуем наш гвоздик. Дальше берем ручку гелиевую. Убираем у нее колпачок. Его нужно приклеить к гвоздю. На некоторых ручках одеты цилиндрические резинки. Именно она нам и потребуются. Ее нужно приклеить на гвоздь. Теперь прикрепляем батарейку к стилусу, натягиваем пакет и фиксируем резинкой. Лишнее можно срезать.

Подробности на видео.

Как сделать двигатель из батарейки?

Для этого потребуется медная проволока, элемент питания, 3 магнита по типу таблеточных батареек.

Нужно будет сделать специальную прямоугольную рамку. Как ее делать будет показано в видео ниже.

Таким образом вы без проблем сможете выполнить моторчик из батарейки и магнита своими руками. Как видите ничего в этом сложного нет! Так же в некоторых подобных моделях могут использоваться скрепки.