Электромагнит своими руками — варианты сборки. Как сделать электромагнит самому? Мощный электромагнит своими руками

Как сделать электромагнит?

Электромагнит – это довольно простое устройство, которое можно использовать, как для развлечений, так и для построения всевозможных электрических схем. В этой статье мы поговорим о том, как сделать электромагнит своими руками в домашних условиях. Для этого нам не потребуются какие-то особые знания физики или сложные составные элементы.

Что нам понадобится

Для того чтобы создать электрический магнит, нам потребуются: железный гвоздь, катушка медной проволоки, блок питания или батарейка, выключатель, ножницы и паяльник. Сразу отметим, что не стоит брать слишком толстую проволоку, лучше выбирать изделия со средним диаметром. Что касается размеров гвоздя, тут принципиальной разницы нет, все зависит от ваших конечных целей. Более того, если гвоздя у вас нет, вы можете найти что-то похожее. Например, какой-нибудь металлический стержень. Обращаем вашем внимание также на то, что главное в стержне или гвозде – это его форма. Кривые изделия нам не подойдут.

Как сделать мощный электромагнит: инструкция

На первом этапе необходимо взять наш гвоздь и аккуратно намотать на него проволоку. Важно, чтобы каждый виток плотно и равномерно прилегал друг к другу. Делаем примерно 3-4 слоя из проволоки. Будьте максимально аккуратны, так как если вы разорвете проволоку, вам придется начать все с начала. На следующем этапе необходимо вывести два конца намотанного провода и подключить их к элементу питания. По желанию, вы можете добавить в цепь выключатель, это упростит работу с магнитом. Далее тщательно все перепаиваем. Теперь ваш электромагнит готов!

Принцип работы

Работает электрический магнит по очень простому принципу. При подаче на катушку тока, она намагничивается и начинает «примагничивать» металлические элементы. Мощность сделанного вами изделия прямо пропорционально зависит от количества витков и слоев меди. Таким образом, чем больше вы накрутите меди – тем мощнее будет ваш магнит. Если в ходе изготовления у вас возникли какие-либо трудности – просмотрите, как сделать электромагнит на видео в Интернете.

На сегодняшний день, электромагниты используются в огромном количестве устройств и приборов. Электробритвы, магнитофон, дверной звонок - и это малая часть тех приборов, где он установлен.

Устройство электромагнита достаточно простое, и в этой статье я постараюсь объяснить его принцип работы и покажу вам как сделать самодельный электромагнит.

Электромагнит это такое устройство, которое создает магнитное поле при прохождении через него тока. Если взять обычный провод и присоединить один его конец к плюсу батарейки, а второй конец к минусу, то вокруг провода образуется магнитное поле. Правда оно будет очень слабым, для того чтобы его усилить, провод необходимо согнуть спиралью. В этом случае, витки провода находятся близко друг к другу и магнитное поле становится сильнее.

Чем больше количество витков и чем больше сила тока - тем сильнее будет притягивать электромагнит. Еще больше усилить магнитное поле можно намотав провод на железный стержень.

Самодельный электромагнит можно сделать из обычного гвоздя, провода и батарейки. Для большего удобства добавьте в список изоленту.

Для намотки я использовал медный одножильный провод, диаметром около миллиметра. Отложите от края пару сантиметров и начните наматывать провод на гвоздь.

При необходимости поправляйте намотку, чтобы каждый виток плотно прилегал к предыдущему, так сила электромагнита будет больше.

Закончив намотку, отложите еще сантиметров 7-10 и обрежьте провод. Затем примотайте батарейку с помощью изоленты. Верхний конец провода провода изогните таким образом, чтобы он постоянно касался полюса батарейки.

Теперь, взяв электромагнит в руку и замыкая нижний конец провода на плюс батарейки, вы увидите что металлические предметы будут притягиваться к гвоздю. Самодельный электромагнит работает!

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.

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, .

Это вполне подвластно даже начинающему физику. В статье предложены три варианта того, как сделать электромагнит в домашних условиях. Пробуйте, у вас получится!

В варианте первом инструкция с подробностями того, как сделать электромагнит простейший. Приготовьте:

• проволоку медную;
• гайки и болт;
• скотч (лучше бумажный);
• изоленту;
• ну и пару рук с фантазией.

Приготовили? Собираем конструкцию. Сначала на болт надеваются шайбы. Далее наматывается скотч (это исключит замыкание),все подтягивается гайкой. Получился сердечник сооружаемого электромагнита. Теперь на резьбе болта крепится конец проволоки. Начинайте осторожно наматывать на сердечник проволоку, от виточка к виточку. Намотав первый слой, возвращаемся к первому витку. Теперь наматывается второй виток. Последовательность операций повторяется несколько раз. Каждый раз наматывания нужно делать аккуратно, один слой за другим, от витка к витку.

Примерно на пятом слое количество витков уменьшается, но плотность сохраняется. В итоге мы получаем своеобразную "бульбу". Намотав последний слой, обмотайте катушку изолентой. Простой электромагнит готов.

Как сделать электромагнит, вариант второй. Приготовьте:

• провод эмалированный;
• плоскогубцы;
• кембрик;
• гвоздь;
• изоленту;
• бумагу;
• пластмассовые шайбы по диаметру гвоздя;
• источник питания.

Откусите плоскогубцами от гвоздя острый кончик. Обработайте этот срез напильником. Торец должен стать ровным. Обожгите его в печи и дайте самому остыть. Снимите нагар. Принимаемся за изоляцию. Одеваем на гвоздь кембрик, устанавливаем шайбы с двух сторон так, чтобы обмотка не вышла за кембрик. Плотными витками наматываем на кембрик проволоку. Когда будет готов первый слой, оберните слой бумагой и приступайте к следующему слою. Больше витков - сильнее электромагнит. Не забудьте вывести провода наружу по окончании намотки. Концы зачищаются и подключаются к любому источнику тока.

Вариант третий. Как сделать мощный электромагнит? Работать этот электромагнит, как и предыдущий, будет от электричества. А это значит - мощность регулируется, т.е. ее можно как прибавить, так и убавить. Итак, как сделать электромагнит мощный? Готовим:

• гвоздь (можете взять любых размеров, только не маленький);
• медную проволоку (катушка) средних размеров в диаметре;
• включатель (любой, какой найдете);
• блок питания;
• паяльник;
• ножницы.

Теперь приступаем. Для начала -- уточнение: если нет гвоздя, вполне можно приспособить стержень из железа (или что-то подобное). Главный упор на материал (железо) и на саму форму. Стержень нужно выбрать длинный, не кривой. должна наматываться на него ровно, без пробелов. Теперь о проволоке. Подойдет, как вы поняли уже, только медная. Где взять? Из любого блока питания. К примеру, маленького трансформатора, из небольшого генератора. Ориентируйтесь на диаметр катушки: он не должен быть чересчур большой. В идеале - средние размеры. Разломайте (или разрежьте) пластмассу, так вы сможете быстрее размотать проволоку. Вся катушка, скорее всего, не понадобится.

Следующий шаг. Берем гвоздь (или найденный аналог) и на него наматываем проволоку (равномерно). Каждый виточек должен плотно прилегать к предыдущему. Повторюсь: пробелов быть не должно. Наматывайте в несколько слоев (минимум - четыре). Не разорвите случайно катушку при наматывании: разрыв соединения не позволит работать сооружаемому устройству. Теперь выводим два проводника: начало намотки и конец намотки. Оба контакта зачищаем. Аккуратно, осторожно. Медная проволочка, как вы знаете, очень и очень хрупкая. Не повредите ее, иначе запросто переломаете контакт. После зачистки оба контакта подключаются к блоку питания. А можно заодно и к выключателю, если захотите.

Вот и все. Выбирайте вариант и пробуйте. Удачи!