Cách làm nam châm điện tại nhà

Điện từ – một nam châm nhân tạo trong đó một từ trường phát sinh và tập trung trong lõi sắt từ do kết quả của dòng điện chạy qua cuộn dây bao quanh nó, tức là khi truyền dòng điện qua cuộn dây, lõi được đặt bên trong nó thu được các tính chất của nam châm tự nhiên.

Phạm vi của nam châm điện rất rộng. Chúng được sử dụng trong các máy móc và thiết bị điện, trong các thiết bị tự động hóa, trong y học, trong các loại nghiên cứu khoa học. Thông thường, nam châm điện và solenoids được sử dụng để di chuyển một số loại cơ chế, và trong các nhà máy để nâng tải.

Vì vậy, ví dụ, nam châm điện nâng là một cơ chế rất thuận tiện, năng suất và kinh tế: nhân viên bảo trì không bắt buộc phải bảo đảm và giải phóng hàng hóa vận chuyển. Nó là đủ để đặt một nam châm điện vào tải di chuyển và bật dòng điện trong cuộn dây của nam châm điện và tải sẽ bị hút vào nam châm điện, và để giải phóng tải, bạn chỉ cần tắt dòng điện.

Thiết kế của nam châm điện rất dễ lặp lại và về bản chất không gì khác ngoài lõi và cuộn dây của dây dẫn. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ trả lời câu hỏi làm thế nào để tạo ra một nam châm điện bằng tay của chính bạn?

Làm thế nào để một nam châm điện (lý thuyết)

Nếu một dòng điện chạy qua dây dẫn, một từ trường được tạo ra xung quanh dây dẫn này. Vì dòng điện chỉ có thể chảy khi mạch được đóng, nên dây dẫn phải là một vòng kín, chẳng hạn như một vòng tròn, là vòng kín đơn giản nhất.

Trước đây, một dây dẫn cuộn lên trong một vòng tròn thường được sử dụng để quan sát tác động của dòng điện trên kim từ tính nằm ở trung tâm của nó. Trong trường hợp này, mũi tên ở một khoảng cách bằng nhau từ tất cả các bộ phận của dây dẫn, giúp dễ dàng quan sát ảnh hưởng của dòng điện lên nam châm.

Để tăng cường hiệu quả của dòng điện trên nam châm, trước tiên có thể tăng dòng điện. Tuy nhiên, nếu bạn đi xung quanh dây dẫn mà qua đó một số dòng điện chạy hai lần quanh mạch mà nó bao phủ, thì hiệu ứng của dòng điện trên nam châm sẽ tăng gấp đôi.

Do đó, hành động này có thể được tăng lên nhiều lần bằng cách làm tròn dây dẫn một số lần thích hợp xung quanh một mạch nhất định. Cơ thể dẫn điện kết quả, bao gồm các lượt riêng lẻ, số lượng có thể tùy ý, được gọi là một cuộn dây.

Nhớ lại quá trình vật lý học, cụ thể là, khi một dòng điện chạy qua một dây dẫn từ trường xảy ra. Nếu dây dẫn được cuộn thành một cuộn dây, các đường cảm ứng từ của tất cả các vòng sẽ được hình thành và từ trường kết quả sẽ mạnh hơn so với một dây dẫn.

Từ trường được tạo ra bởi một dòng điện, về nguyên tắc, không có sự khác biệt đáng kể so với từ trường, nếu chúng ta quay trở lại nam châm điện, thì công thức cho lực kéo của nó trông như thế này:

F = 40550 B²∙ S,

Trong đó F là lực kéo, kg (lực cũng được đo bằng Newton, 1 kg = 9,81 N, hoặc 1 N = 0,02 kg); B - cảm ứng, T; S - diện tích mặt cắt của nam châm điện, m2.

Nghĩa là, lực kéo của nam châm điện phụ thuộc vào cảm ứng từ, hãy xem xét công thức của nó:

Ở đây U0 là hằng số từ (12,5 * 107 Gn / m), U là độ thấm từ của môi trường, N / L là số vòng trên một đơn vị chiều dài của điện từ, I là cường độ dòng điện.

Theo sau đó, lực mà nam châm hút một thứ gì đó phụ thuộc vào cường độ hiện tại, số vòng quay và độ thấm từ của môi trường. Nếu không có lõi trong cuộn dây, môi trường là không khí.

Dưới đây là bảng tính thấm từ tương đối cho các phương tiện khác nhau. Chúng ta thấy rằng trong không khí nó là 1, trong khi trong các vật liệu khác, nó gấp hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm lần.

Trong kỹ thuật điện, một kim loại đặc biệt được sử dụng cho lõi, nó thường được gọi là thép điện hoặc thép biến áp. Ở hàng thứ ba của bảng, bạn thấy "Sắt với silicon" trong đó độ thấm từ tương đối là 7 * 103 hoặc 7000 GN / m.

Đây là giá trị trung bình cho thép biến áp. Nó khác với thông thường chỉ có cùng hàm lượng silicon. Trong thực tế, tính thấm từ tương đối của nó phụ thuộc vào trường ứng dụng, nhưng chúng ta sẽ không đi vào chi tiết. Điều gì cho lõi trong cuộn dây? Lõi của thép điện sẽ tăng cường từ trường của cuộn dây khoảng 7000-7500 lần!

Tất cả những gì bạn cần nhớ để bắt đầu là nó phụ thuộc vào vật liệu cốt lõi bên trong cuộn dây cảm ứng từvà lực mà nam châm điện sẽ kéo phụ thuộc vào nó.

Thực hành

Một trong những thí nghiệm phổ biến nhất được thực hiện để chứng minh sự xuất hiện của từ trường xung quanh một dây dẫn là trải nghiệm với chip kim loại. Dây dẫn được phủ một tờ giấy và các chip từ tính được đổ lên nó, sau đó một dòng điện được truyền qua dây dẫn, và con chip thay đổi vị trí của nó bằng cách nào đó trên tấm. Đây gần như là một nam châm điện.

Nhưng đối với một nam châm điện, chỉ cần thu hút chip kim loại là không đủ. Do đó, cần phải tăng cường nó, dựa trên những điều đã nói ở trên - bạn cần tạo ra một vết thương cuộn trên lõi kim loại. Ví dụ đơn giản nhất là một vết thương dây đồng cách điện xung quanh đinh hoặc bu lông.

Một nam châm điện như vậy có thể thu hút các chân khác nhau, phế liệu và những thứ tương tự.

Là một dây, bạn có thể sử dụng bất kỳ dây nào trong PVC hoặc cách điện khác, hoặc dây đồng trong cách điện véc ni như PEL hoặc PEV, được sử dụng cho máy biến áp cuộn dây, loa, động cơ, v.v. Bạn có thể tìm thấy nó mới trong cuộn dây hoặc tua lại từ cùng một máy biến áp.

10 khía cạnh của sản xuất nam châm điện bằng những từ đơn giản:

1. Cách điện dọc theo toàn bộ chiều dài của dây dẫn phải đồng nhất và nguyên vẹn để không có lỗi xoay chiều.

2. Cuộn dây phải đi cùng hướng với trên một cuộn chỉ, nghĩa là bạn không thể uốn dây 180 độ và đi theo hướng ngược lại. Điều này là do thực tế là từ trường kết quả sẽ bằng tổng đại số của các trường của mỗi lượt, nếu bạn không đi vào chi tiết, thì vết rẽ theo hướng ngược lại sẽ tạo ra trường điện từ có dấu ngược lại, do đó trường sẽ bị trừ và kết quả là điện từ sẽ bị trừ và nếu sẽ có cùng số lượt quay theo một hướng và hướng khác, nam châm sẽ không thu hút được gì cả, vì các trường triệt tiêu lẫn nhau.

3. Độ mạnh của nam châm điện cũng sẽ phụ thuộc vào cường độ dòng điện, và nó phụ thuộc vào điện áp đặt vào cuộn dây và điện trở của nó. Điện trở của cuộn dây phụ thuộc vào chiều dài của dây (càng dài thì càng lớn) và diện tích mặt cắt của nó (tiết diện càng lớn, điện trở càng ít) có thể thực hiện phép tính gần đúng theo công thức - R = p * L / S

4. Nếu dòng điện quá cao, cuộn dây sẽ bị cháy.

5. Với dòng điện một chiều - dòng điện sẽ lớn hơn dòng điện xoay chiều do ảnh hưởng của độ tự cảm của điện kháng.

6. Khi làm việc với dòng điện xoay chiều - nam châm điện sẽ kêu và rít, trường của nó sẽ liên tục thay đổi hướng và lực kéo của nó sẽ ít hơn (hai lần) so với khi làm việc không đổi. Trong trường hợp này, lõi để cuộn dây hiện tại được làm bằng kim loại tấm, tập hợp lại với nhau, trong khi các tấm được cách ly với nhau bằng vecni hoặc một lớp vảy mỏng (oxit), cái gọi là pha trộn - để giảm tổn thất và dòng Foucault.

7. Với cùng một lực kéo, một nam châm điện xoay chiều sẽ nặng gấp đôi và kích thước sẽ tăng theo.

8. Nhưng đáng để xem xét rằng nam châm điện AC nhanh hơn nam châm DC.

9. Lõi của nam châm điện DC

10. Cả hai loại nam châm điện đều có thể hoạt động cả trên dòng điện một chiều và xoay chiều, câu hỏi duy nhất là nó sẽ sở hữu loại năng lượng nào, tổn thất và sưởi ấm sẽ xảy ra.

3 ý tưởng cho nam châm điện từ các công cụ ngẫu hứng trong thực tế

Như đã đề cập, cách dễ nhất để chế tạo nam châm điện là sử dụng một thanh kim loại và dây đồng bằng cách nhấc cái này và cái kia để có công suất cần thiết. Điện áp cung cấp của thiết bị này được lựa chọn theo kinh nghiệm dựa trên cường độ hiện tại và sự gia nhiệt của cấu trúc. Để thuận tiện, bạn có thể sử dụng một ống nhựa bằng sợi hoặc tương tự, và chọn một lõi - bu lông hoặc đinh - dưới lỗ bên trong của nó.

Tùy chọn thứ hai là sử dụng một nam châm điện gần như đã sẵn sàng. Hãy nghĩ về các thiết bị chuyển mạch điện từ - rơle, khởi động từ và tiếp điểm. Để sử dụng trên dòng điện trực tiếp và điện áp 12 V, thật thuận tiện khi sử dụng cuộn dây từ rơle ô tô. Tất cả bạn cần làm là loại bỏ các trường hợp, phá vỡ các liên lạc di chuyển và kết nối nguồn.

Đối với công việc từ 220 hoặc 380 volt, thuận tiện để sử dụng cuộn dây khởi động từ và tiếp điểmChúng là vết thương trên trục gá và có thể dễ dàng loại bỏ. Chọn lõi dựa trên diện tích mặt cắt ngang của lỗ trong cuộn dây.

Vì vậy, bạn có thể bật nam châm từ ổ cắm, và thuận tiện để điều chỉnh cường độ của nó nếu bạn sử dụng bộ biến trở hoặc giới hạn dòng điện với sự trợ giúp của điện trở mạnh, ví dụ, xoắn ốc nichrom.