Как из магнита сделать электромагнит. Как сделать мощный электромагнит

Электромагнит является очень полезным устройством, который массово используется в промышленности и во многих сферах человеческой деятельности. Хоть это устройство и может показаться сложным по своей конструкции, однако оно легкое в изготовлении и маленький домашний электромагнит можно сделать в домашних условиях из подручных средств.

Давайте посмотрим процесс создания этой самоделки в видео:

Для того, чтобы сделать маленький электромагнит в домашних условиях нам понадобится:
- Железный гвоздь или болт;
- Медная проволока;
- Наждачная бумага;
- Алкалиновая батарейка.

В самом начале следует отметить, что не советуется брать слишком толстую проволоку. Медная проволока диаметром в один миллиметр отлично подойдет для будущего электромагнита. Что касается размера гвоздя или болта, то идеальным вариантом будет длина в 7-10 сантиметров.

Итак, приступим к изготовлению мини электромагнита. Вначале нам нужно намотать медную проволоку на болт. Важно обратить внимание на то, чтобы каждый виток плотно прилегал к предыдущему.

Намотать проволоку нужно так, чтобы в обеих концах осталось по куску проволоки.

Осталось лишь подключить наши провода к источнику, а именно алкалиновой батарее. После этого наш болт будет притягивать металлические элементы.

Принцип работы электромагнита очень прост. Когда электрический ток проходит через катушку с сердечником образуется магнитное поле, которое и притягивает металлические элементы. Мощность электромагнита зависит от плотности витка и количества слоев медной проволоки, а также от силы тока.

Электромагнит – это магнит, который работает (создаёт магнитное поле) только при протекании через катушку электрического тока. Чтобы сделать мощный электромагнит, нужно взять магнитопровод и обмотать его медной проволокой и просто пропустить ток по этой проволоке. Магнитопровод начнет намагничиваться катушкой и начнет притягивать железные предметы. Хотите мощный магнит – поднимайте напряжение и ток, экспериментируйте. А чтобы не мучится и не собирать магнит самому, можно просто достать катушку с магнитного пускателя (они бывают разные, на 220В/380В). Достаете эту катушку и внутрь вставляем кусок любой железяки (например, обычный толстый гвоздь) и включаем в сеть. Вот это будет по-настоящему не плохой магнит. А если у вас нет возможности достать катушку с магнитного пускателя, то сейчас рассмотрим, как сделать электромагнит самому.

Для сборки электромагнита вам понадобятся проволока, источник постоянного тока и сердечник. Теперь берем наш сердечник и мотаем медную проволоку на него (лучше виток витку, а не в навал – увеличится коэффициент полезного действия). Если хотим сделать мощный электро магнит, то мотаем в несколько слоев, т.е. когда намотали первый слой, переходим во второй слой, а потом мотаем третий слой. При намотке учитывайте, что то, что вы намотаете, эта катушка имеет реактивное сопротивление, и при протекании через эту катушку будет проходить меньший ток при большом реактивном сопротивлении. Но тоже учитывайте, нам нужен и важен ток, потому, что мы будем током намагничивать сердечник, который служит в качестве электро магнита. Но большой ток сильно будет нагревать катушку, по которой протекает ток, так что соотнесите эти три понятия: сопротивление катушки, ток и температура.

При намотке провода выберите оптимальную толщину медной проволоки (где-то 0,5 мм). А можете и поэкспериментировать, учитывая, что чем меньше сечение проволоки, тем больше будет реактивное сопротивление и соответственно ток протекать будет меньший. Но если вы будите мотать толстым проводом (примерно 1мм), было бы не плохо, т.к. чем толще проводник, тем сильнее магнитное поле вокруг проводника и плюс ко всему будет протекать больший ток, т.к. реактивное сопротивление будет меньше. Так же ток будет зависеть и от частоты напряжения (если от переменного тока). Так же стоит сказать пару слов о слоях: чем больше слоев, тем больше магнитное поле катушки и тем сильнее будет намагничивать сердечник, т.к. при наложении слоев магнитные поля складываются.

Хорошо, катушку намотали, и сердечник внутрь вставили, теперь можно приступить к подаче напряжения на катушку. Подаем напряжение и начинаем увеличивать его (если у вас блок питания с регулировкой напряжения, то плавно поднимайте напряжение). Следим при этом чтобы наша катушка не грелась. Подбираем напряжение такое, чтобы при работе катушка была слегка теплой или просто теплой – это будет номинальный режим работы, а так же можно будет узнать номинальный ток и напряжение, замерив на катушке и узнать потребляемую мощность электромагнита, перемножив ток и напряжение.

Если вы собираетесь включать от розетки 220 вольт электромагнит, то вначале обязательно измерьте сопротивление катушки. При протекании через катушку тока в 1 Ампер сопротивление катушки должно быть 220 ом. Если 2 Ампера, то 110 Ом. Вот как считаем ТОК=напряжение/сопротивление= 220/110= 2 А.

Все, включили устройство. Попробуйте поднести гвоздик или скрепку – она должна притянуться. Если плохо притягивается или очень плохо держится, то домотайте слоев пять медной проволки: магнитное поле увеличится и сопротивление увеличится, а если сопротивление увеличится, то номинальные данные электро магнита изменятся и нужно будет перенастроить его.

Если хотите увеличить мощность магнита, то возьмите подковообразный сердечник и намотайте провод на две стороны, таким образом получится манит-подкова состоящий из сердечника и 2-ух катушек. Магнитные поля двух катушек сложатся, а значит, магнит в 2 раза будет работать мощнее. Большую роль играет диаметр и состав сердечника. При малом сечении получится слабый электромагнит, хоть если мы и подадим высокое напряжение, а вот если увеличим сечение сердечка, то у нас выйдет не плохой электромагнит. Да если еще сердечник будет из сплава железа и кобальта (этот сплав характеризуется хорошей магнитной проводимостью), то проводимость увеличится и за счет этого сердечник будет лучше намагничиваться полем катушки.

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, .

В домашнем хозяйстве периодически требуются разные инструменты. Нередко приходится делать различные приспособления своими руками в том числе и электромагнит. Этот прибор очень эффективно убирает металлическую стружку, с его помощью легко отыскиваются мелкие металлические предметы. Иногда домашним мастерам хочется просто поэкспериментировать, вспомнив свои знания из школьного курса физики.

Устройство электромагнита

Классический электромагнит представляет собой устройство, в котором в то время когда через него проходит электрический ток. В самом простом электромагните, такое поле может образоваться даже вокруг обычного проводника, если он находится под напряжением.

В схему простейшего электромагнита входит ферромагнитный сердечник с намотанной обмоткой. Когда по обмотке протекает электрический ток, в сердечнике образуется мощное магнитное поле. Для совершения механических действий конструкция оборудована подвижной частью, называемой якорем. Для обмотки используется алюминиевый или медный изолированный провод. Данная принципиальная схема является основой для создания аналогичных электромагнитов своими руками в домашних условиях.

Изготовление электромагнита в домашних условиях

Для изготовления электромагнита своими руками в начале необходимо подобрать материал для сердечника. Наиболее простым и подходящим вариантом будет гвоздь больших размеров, длиной от 100 до 200 мм. Его нужно вначале сильно разогреть, а потом дать остыть и очистить от окалины. После этого гвоздь сгибается ровно пополам, а шляпка и кончик отпиливают ножовкой.

Вторым этапом будет изготовление катушки. Конструкция катушки включает следующие элементы: бумажная шейка прямоугольной формы (48х37 мм), бумажные упорные венчики (48х3 мм) и картонные ободки круглой формы с отверстием в середине. Их наружный и внутренний диаметр соответственно будет 19 и 7 мм.

После подготовки деталей можно приступать к сборке электромагнита. Шейка с более узкой стороны наматывается на гвоздь в свободном состоянии и фиксируется клеем. Далее на нижнюю и верхнюю часть шейки надеваются картонные ободки. Упорные венчики смазываются клеем, наматываются по краям шейки и приклеивается к ободкам. Клей на всех участках должен хорошо высохнуть.

Для обмотки подойдет провод, длиной примерно 15-20 метров. Проволоку наматывают на катушку с таким расчетом, чтобы по краям оставались концы по 10 сантиметров. Намотка должна быть ровной, чтобы все витки располагались плотно между собой. От этого полностью зависит мощность будущего электромагнита. Наибольшая сложность состоит в наматывании первого слоя. Каждый готовый ряд оборачивается тонкой бумагой в два слоя. По окончании обмотки вся катушка сверху оборачивается изолентой. Оставшиеся концы обмотки необходимо зачистить для дальнейшего подключения.

К полученной конструкции остается присоединить выключатель и батарейку. Таким образом, электромагнит своими руками будет полностью сделан.

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.