Как сделать электромагнит своими руками в домашних условиях
Такое устройство удобно тем, что его работой легко управлять при помощи эл/тока – менять полюса, силу притяжения. В некоторых вопросах оно становится поистине незаменимым, а часто используется как конструктивный элемент различных самоделок. Своими руками сделать простой электромагнит несложно, тем более что практически все необходимое можно найти в каждом доме.
Что понадобится
- Любой подходящий образец из железа (оно хорошо магнитится). Это будет сердечник электромагнита.
- Проволока – медная, обязательно с изоляцией, чтобы предотвратить прямой контакт двух металлов. Для самодельного эл/магнита рекомендуемое сечение – 0,5 (но не более 1,0).
- Источник постоянного тока – батарейка, АКБ, БП.
Дополнительно:
- Соединительные провода для подключения электромагнита.
- Паяльник или изолента для фиксации контактов.
Это общая рекомендация, так как электромагнит изготавливается с определенной целью. Исходя из этого, и подбираются составные части схемы. А если он делается в домашних условиях, то какого-то стандарта и быть не может – подойдет все, что есть под рукой. Например, применительно к первому пункту в качестве сердечника нередко используют гвоздь, дужку замка, отрезок железного стержня – выбор вариантов огромный.
Порядок изготовления
Обмотка
Медный провод аккуратно, виток за витком, накручивается на сердечник. При такой скрупулезности КПД электромагнита будет максимально возможным. После первого «прохода» по железному образцу проволока укладывается вторым слоем, иногда и третьим. Это зависит от того, какая мощность устройства требуется. Но направление намотки должно быть неизменным, иначе произойдет «разбалансировка» магнитного поля, и электромагнит вряд ли что-то сможет притянуть к себе.
Чтобы понять смысл протекающих процессов, достаточно вспомнить уроки физики из курса средней школы – движущиеся электроны, создаваемое ими ЭМП, направление его вращения.
После окончания намотки проволока обрезается так, чтобы выводы было удобно подключить к источнику питания. Если это батарейка – то напрямую. При использовании БП, аккумулятора или иного прибора понадобятся соединительные провода.
Что учесть
С количеством слоев есть определенные сложности.
- С увеличением витков повышается реактивное сопротивление. Значит, сила тока начнет снижаться, а притяжение станет более слабым.
- С другой стороны, повышение номинала тока вызовет нагрев обмотки.
Именно поэтому ориентироваться на сторонние советы «бывалых и повидавших» не стоит. Есть конкретный сердечник (со своей магнитной проводимостью, размерами, сечением), проволока и источник питания. Поэтому придется экспериментировать, добиваясь оптимального сочетания таких параметров, как ток, сопротивление и температура.
Подробно принцип действия работы электромагнита описан в следующем видео:
Подключение
- Зачистка выводов «медяшки». Проволока изначально покрыта несколькими слоями лака (в зависимости от марки), а он, как известно – изолятор.
- Спаивание медного и соединительного проводов. Хотя это и непринципиально – можно сделать скрутку, изолировав ее трубкой ПВХ или клейкой лентой.
- Фиксация вторых концов проводов на зажимах. Например, типа «крокодил». Такие съемные контакты позволят легко менять полюса электромагнита, если это понадобится в процессе его применения.
Полезные советы
Для изготовления мощного электромагнита домашние умельцы нередко используют катушку от МП (магнитного пускателя), реле, контакторов. Они есть и на 220, и на 380 В.
Железный сердечник подобрать по ее внутреннему сечению несложно. Для удобства управления в схему нужно включить реостат (переменное сопротивление). Соответственно, такой эл/магнит подключается уже к розетке. Сила притяжения регулируется изменением R цепи.
Можно повысить мощность электромагнита за счет увеличения сечения сердечника. Но только до определенных пределов. И здесь придется экспериментировать.
Прежде чем делать эл/магнит, необходимо убедиться, что выбранный образец железа для этого подходит. Проверка достаточно простая. Берется обычный магнитик; в доме много чего есть на таких «присосках». Если он притянет подобранную для сердечника деталь, можно использовать. При отрицательном или «слабом» результате лучше поискать другой образец.
Сделать электромагнит достаточно просто. Все остальное зависит от терпения и сообразительности мастера. Возможно, чтобы получить то, что нужно, придется поэкспериментировать – с напряжением питания, сечением проволоки и так далее. Любая самоделка требует не только творческого подхода, но и времени. Если его не пожалеть, то отличный результат обеспечен.
electroadvice.ru
Виды магнитов
Существует несколько видов магнитов:
- Постоянный;
- Временный;
- Электромагнит;
Отличие первых двух магнитов заключается в их степени намагниченности и времени удержания поля внутри себя. В зависимости от состава, магнитное поле будет слабее или сильнее и более устойчивым к воздействию внешних полей. Электромагнит не является настоящим магнитом, это всего лишь эффект электричества, которое создает магнитное поле вокруг металлического сердечника.
: впервые исследования об этом веществе были произведены нашим отечественным ученым Петром Перегрином. В 1269 году им была выпущена «Книга о магните», в которой описывались уникальные свойства вещества и его взаимодействия с окружающим миром.
Определение слова «Электромагнит» по БСЭ:
Электромагнит — электротехническое устройство, состоящее обычно из токопроводящей обмотки и ферромагнитного сердечника, который намагничивается (приобретает свойства магнита) при прохождении по обмотке электрического тока. Э. используют в основном для создания магнитного потока (в электрических машинах) и усилия (в приводных механизмах). Несмотря на конструктивное разнообразие, Э. обычно состоят из следующих частей, имеющих одинаковое назначение: катушки с токопроводящей обмоткой, намагничивающегося сердечника (неподвижной части магнитопровода) и якоря (подвижной части магнитопровода), передающего усилие деталям приводимого в действие механизма. Обмотки Э. выполняются из изолированного алюминиевого или медного провода (существуют также Э. с обмоткой из сверхпроводящих материалов. см. Магнит сверхпроводящий). Магнитопроводы Э. изготовляют из магнитно-мягких материалов — обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железоникелевых и железокобальтовых сплавов. Для снижения потерь на вихревые токи магнитопроводы выполняют из набора листов.В зависимости от способа создания магнитного потока и характера действующей намагничивающей силы Э. подразделяют на 3 группы: Э. постоянного тока нейтральные, Э. постоянного тока поляризованные, Э. переменного тока. У нейтральных Э. сила притяжения зависит только от величины магнитного потока и не зависит от направления тока в обмотке. при отсутствии тока в обмотке магнитный поток, а следовательно, сила притяжения практически равны нулю. У поляризованных Э. создаётся 2 независимых магнитных потока: поляризующий, который образуется обычно полем постоянного магнита (иногда другого Э.), и рабочий магнитный поток, который возникает под действием намагничивающей силы рабочей или управляющей обмотки.Если ток в них отсутствует, на якорь действует сила притяжения, созданная поляризующим магнитным потоком. Действие такого Э. зависит как от величины магнитного потока, так и от направления электрического тока в рабочей обмотке. В Э. переменного тока питание обмотки осуществляется от источника переменного тока, а магнитный поток периодически изменяется по величине и направлению, в результате чего сила притяжения пульсирует от нуля до максимального значения с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока. Э. различают также по ряду других признаков: по способу включения обмоток — с параллельными и последовательными обмотками. по характеру работы — работающие в длительном, прерывистом и кратковременном режимах. по скорости действия — быстродействующие и замедленного действия и т. д.Наиболее широкая и важная область применения Э. — электрические машины и аппараты, входящие в системы промышленной автоматики, в аппаратуру регулирования, защиты электротехнических установок. В составе различных механизмов Э. используются в качестве привода для осуществления необходимого поступательного перемещения (поворота) рабочих органов машин или для создания удерживающей силы. Примером таких Э. могут служить Э. грузоподъёмных машин, Э. муфт сцепления и тормозов, Э., применяемые в различных пускателях, контакторах, выключателях, электроизмерительных приборах и т. п. Перспективно использование Э. в тяговых приводах скоростных транспортных средств для создания т. н. магнитной подушки. Развивающейся областью применения Э. является медицинская аппаратура. В научных целях Э. используют в эксперимент. химии, биологии, физике. В связи с широтой применения конструктивное исполнение, размеры, потребляемая мощность Э. находятся и широких пределах. В зависимости от назначения Э. могут весить от долей г до сотен т, потреблять электрическую мощность — от долей вт до десятков Мвт.Лит.: Гордон А. В., Сливинская А. Г., Электромагниты постоянного тока, М. — Л., 1960. Карасик В. Р., Физика и техника сильных магнитных полей, М., 1964. Тер-Акопов А. К., Динамика быстродействующих электромагнитов, М. — Л., 1965. Сливинская А. Г., Электромагниты и постоянные магниты, М., 1972.М. И. Озеров.
Другие конструкции
Существует множество других конструкций, в том числе и работоспособных, но они построены по вышеприведенным схемам. Двигатель-генераторы электромагнитного типа получают огромную популярность среди энтузиастов, причём некоторые конструкции уже были внедрены в серийный выпуск. Но это, как правило, самые простые механизмы. На электровелосипедах в последнее время часто применяется мотор-колесо конструкции Шкондина. Но для нормальной работы любого электромагнитного мотора необходимо наличие источника энергии. Даже электромагнитный соленоидный двигатель не сможет работать без дополнительного питания.
Без аккумулятора обойтись не могут такие механизмы. Обязательно требуется запитать обмотку электромагнита для того, чтобы создать поле и раскрутить ротор до минимальной частоты. По сути, получается электромагнитный двигатель постоянного тока, который способен осуществлять рекуперацию энергии. Другими словами, мотор работает только при разгоне, а при торможении он переводится в режим генератора. Такими особенностями обладают любые электромобили, которые можно встретить в продаже. У некоторых попросту отсутствует система торможения как таковая, функции колодок выполняют двигатели, работающие в режиме генератора. Чем больше нагрузка на обмотке, тем сильнее будет сила противодействия.
Как сделать магнит в домашних условиях из подручных средств
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.
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.
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.
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.
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.
Процесс изготовления простейшего магнита
Начинаем с изъятия проводов из трансформатора. Как правило, его середина находится внутри стального обрамления. Можно, сняв поверхностную изоляцию на катушке, просто разматывать провод, протаскивая его между рамами и катушкой. Поскольку нам не понадобится много провода, этот способ здесь самый приемлемый. Когда мы высвободили достаточное количество провода, делаем следующее:
- Наматываем изъятый из катушки трансформатора провод вокруг гвоздя, который будет служить нашему электромагниту стальным сердечником. Витки желательно делать как можно чаще, плотно прижимая их друг к другу. Не забываем на начальном витке оставить длинный конец провода, посредством которого наш электромагнит будет запитываться к одному из полюсов батарейки.
- Когда дошли до противоположного конца гвоздя, также оставляем длинный проводник для запитки. Излишки провода обрезаем ножом. Чтобы спираль, намотанная нами, не распускалась, можно обмотать ее скотчем или изолентой.
- Зачищаем оба конца провода, идущего от гвоздя с намоткой, от изоляционного лака ножиком.
- Один конец зачищенного проводника прислоняем к плюсу батарейки и прихватываем его скотчем или изолентой так, чтобы контакт хорошо сохранялся.
- Другой конец тем же способом приматываем к минусу.
Электромагнит готов к работе. Разбросав по столу металлические скрепки или кнопки, можно проверить его работоспособность.
Соленоид и его магнитные свойства. Электромагниты
Короткие провода применяются редко. Тем более, что при небольшом токе вокруг них возникает и небольшое магнитное поле. Для усиления магнитного действия прямой провод сворачивают в виде спирали на непроводящем трубчатом каркасе (дереве, пластмассе, керамике). Такое устройство называется соленоидом (от греч. «солен» — «трубка»). Проще говоря, это катушка с током.
Магнитные поля полосового магнита и катушки-соленоида очень похожи. Силовые линии катушки выходят с северного полюса, в южный полюс входят.
Определить полюсы соленоида можно, поднеся к краю катушки магнит. Если цепь замкнута, и по катушке идет ток, то магнит или притянется к соленоиду, или оттолкнется от него. Например, к катушке приблизили северный полюс магнита, подвешенный на нити.
Магнит оттолкнулся от края катушки. Но ведь отталкиваются одноименные полюсы. Значит, приблизили магнит к северному полюсу соленоида. С другой стороны будет находиться южный полюс.
Магнит будет притягиваться к катушке, значит, рядом с магнитом находится южный полюс катушки, так как притягиваются разноименные полюсы.
Направление линий магнитного поля катушки с током помогает определить второе правило правой руки.
Получается, что соленоид можно использовать как магнит, если подключить такой магнит к источнику тока. Это будет уже не постоянный магнит, а созданный с использованием электрического тока, который срабатывает при включении в электрическую сеть.
При изменении (увеличении или уменьшении) магнитного действия соленоида можно пойти тремя путями:
регулированием силы тока цепи (можно с помощью реостата);
увеличением (уменьшением) количества витков катушки;
использованием внутри катушки сердечника (чаще всего из железа).
Приспособление, состоящее из катушки с током и сердечника внутри нее, называется электромагнитом. Это одна из главных частей большинства электротехнических приборов, систем и устройств:
- телеграфная связь;
- стационарные телефонные аппараты;
- электрические звонки;
- электродвигатели;
- трансформаторы;
- электромагнитные реле;
- домофоны;
- производственные электромагниты.
Грузоподъемный магнит.
Домофон с электромагнитом.
Вентилятор с электродвигателем.
Самый первый электромагнит был изготовлен англичанином У. Стердженом в 1825 году. Его магнит массой 200 г сумел удержать тело в 3 кг 600 г. Через шесть лет американец Дж. Генри создал электромагнит, который поднимал уже 1000 кг.
Интересно и просто на основе электромагнита работает электрический звонок.
Схема электрозвонка.
Цифрами на схеме обозначены основные детали звонка. Это;
- Провода, идущие через замыкающую кнопку к источнику тока.
- Контактная пластинка.
- Контактный винт.
- Якорь – тонкая железная пластинка.
- Обмотка катушки.
- Сердечник.
- Ударный элемент звонка – молоточек.
- Чаша звонка.
При нажатой кнопке звонка происходит замыкание цепи. По обмотке 5 идет ток, и катушка с сердечником 6 превращается в электромагнит. Якорь 4 притягивается электромагнитом к сердечнику 6. В этот момент молоточек 7 ударяет по чаше звонка 8, слышен звонкий удар звонка. Контактный винт в результате движения якоря отходит от контактной пластинки 2, и цепь размыкается. Якорь «отлипает» от сердечника, возвращается в исходное положение, соединяя тем самым контактный винт с контактной пластинкой. Цепь снова замкнута, электромагнит снова срабатывает и т.д. Происходит все очень быстро: цепь то замыкается, то размыкается, магнит то притягивает, то отпускает якорь, молоточек быстро стучит по чаше звонка. Частые удары сливаются в почти сплошной звук.
Электромагниты после отключения от сети быстро размагничиваются и не приносят особых хлопот в применении.
Способы размагничивания магнита
Потеря свойства притягивания металлических предметов может произойти как естественным образом, так и при проведении ряда действий. При соблюдении правил эксплуатации и хранения, качества неодимовых элементов сохраняются на протяжении 100 и более лет, а ферритовые аналоги продолжают притягивать металл в течение 8-10 лет. Размагничивание неодимов естественным образом нецелесообразно, если требуется выполнить процедуру для нового предмета.
Нагрев изделия
Этот способ применяется как в промышленных, так и бытовых условиях: если магнит выполнен из стандартного сплава неодима с бором и железом, он утратит свойства при помещении в кипящую при 80 градусах по Цельсию воду или в случае контакта с нагретой до указанной температуры поверхностью. Если речь идет об изделии с повышенной стойкостью к термальным перепадам, выполнить процедуру в бытовых условиях вряд ли получится: температура размагничивания неодимовых магнитов с такими свойствами – 200 градусов по Цельсию. Для проведения процедуры в подобных случаях используется специальное промышленное оборудование.
Механические действия
Неодим может утратить свои качества в результате сильного направленного воздействия, например, удара: данный материал имеет порошковую структуру, которая разрушается при падении с высоты или при воздействии ударного оборудования. Кроме того, размагничивание может произойти случайно в процессе сверления или разрезания магнита: виной тому является чрезмерное механическое давление или повышение температуры изделия без принудительного охлаждения.
Обработка внешним магнитным воздействием
Наиболее часто, если есть возможность использовать промышленное оборудование повышенной мощности, используют другой магнит, который позволяет сформировать поле с силой индукции порядка 4 Тесла. Неодимовый магнит размагничивается в считанные секунды, поэтому такой способ, несмотря на технологическую сложность, отличается максимально быстрым достижением результата.
Электромагниты и их применение
Вот некоторые из примеров, где они используются:
- Моторы и генераторы. Благодаря электромагнитам стало возможным производство электродвигателей и генераторов, которые работают по принципу электромагнитной индукции. Это явление было открыто ученым Майклом Фарадеем. Он доказал, что электрический ток создает магнитноее поле. Генератор использует внешнюю силу ветра, движущейся воды или пара, вращает вал, который заставляет двигаться набор магнитов вокруг спирального провода, чтобы создать электрический ток. Таким образом, электромагниты преобразуют в электрическую другие виды энергии.
- Практика промышленного использования. Только материалы, сделанные из железа, никеля, кобальта или их сплавов, а также некоторые природные минералы реагируют на магнитное поле. Где используют электромагниты? Одной из сфер практического применения является сортировка металлов. Поскольку упомянутые элементы используются в производстве, с помощью электромагнита эффективно сортируют железосодержащие сплавы.
- Где применяют электромагниты? С их помощью можно также поднимать и перемещать массивные объекты, например, автомобили перед утилизацией. Они также используются в транспортировке. Поезда в Азии и Европе используют электромагниты для перевозки автомобилей. Это помогает им двигаться на феноменальных скоростях.
Промышленность
Смотреть галерею
Наверное, все хоть раз, но видели разновидности такого устройства, как электромагнит подъемный. Это толстый «блин» различного диаметра, который обладает огромной силой притяжения и используется для переноски груза, металлолома и вообще любого иного металла. Удобство его заключается в том, что достаточно отключить питание — и весь груз сразу же отцепляется, и наоборот. Это значительно упрощает процесс погрузки и разгрузки.
Сила электромагнита, кстати, рассчитывается по следующей формуле: F=40550∙B^2∙S. Рассмотрим ее более подробно. В данном случае F – это сила в килограммах (также может измеряться в ньютонах), B – значение индукции, а S – площадь рабочей поверхности устройства.
