Электромагнит

В данной статье в общем и целом рассказывается об электромагнитах: по какому принципу они устроены, и в каких областях используются такие устройства.

Основы теории магнетизма

Магниты

Магнитами могут быть любые устройства, создающие магнитные поля.

Различают:

• Постоянные магниты – изделия из тех материалов, которые обладают природным магнетизмом (как правило, ферромагнетизмом). Для создания такого магнита источник тока не требуется;
• Электромагниты переменного тока – это тип магнитов, в котором магнитные поля производятся с помощью электрического тока.

Электромагнитная катушка содержит две близко расположенных параллельных обмотки. Такая катушка рассчитана на определенное напряжение (переменное или постоянное). Последнее колеблется в очень широком диапазоне и обычно указывается на шильдике изделия.

Электромагнитная катушка без сердечника называется соленоидом, её отличительной особенностью является втягивающий эффект. Такая разновидность катушки обладает способностью втягивать вовнутрь ферромагнитные предметы.

Мини-соленоид

Как работает электромагнит

Электрический ток, протекающий через провод, производит магнитное поле. Как сделать мощный электромагнит? На увеличение магнитного эффекта оказывают влияние следующие факторы:

• наматывание проволоки;
• применение мягкого железного сердечника;
• повышение тока;
• увеличение количества катушек.

Как сделать электромагнит 12в

Сделать электромагнит своими руками легко, тем более что все элементы есть в каждом доме. Для этого нужно взять:

• любой медный провод (2-5 метров);
• металлический цилиндр формы такой, как бобина от туалетной бумаги;
• аккумулятор на 12 Вольт.

Медную проволоку вдоль цилиндра накручивают двойным или тройным слоем в соответствии с требуемой мощностью. Чем больше плотность витков проводов, тем лучше. После окончания намотки проволоку обрезают, и выводы подключают к источнику питания.

Полярность электромагнита соответствует направлению течения тока. Северный полюс устройства определяется с помощью правой руки. Пальцы, загнутые вокруг катушки, показывают направление тока. Обычно ток течет от + к –. Направление большого пальца соответствует направлению магнитного поля от юга к северу.

Как сделать электромагнит

Преимущества использования

Электромагниты переменного тока могут быть использованы:

• для размагничивания объектов (экранов телевизоров, аудио кассет, видео кассет);
• в качестве компонентов других электрических устройств, таких как двигатели, генераторы, реле, громкоговорители, жесткие диски, магнитно-резонансная аппаратура, научные приборы и оборудование для магнитной сепарации;
• в промышленности для сбора и перемещения тяжелых железных предметов, таких как лом чугуна и стали.

Основным преимуществом электромагнита перед постоянным магнитом является то, что магнитное поле можно быстро изменять. При этом электрический ток в обмотке является величиной контролируемой. В отличие от постоянных магнитов, работающих без электропитания, электромагниты требуют постоянных источников тока для поддержания магнитного поля.

Расчеты  

Для переменного тока

Сила магнитного поля электромагнита зависит от тока (I), количества витков (N) провода и проницаемости (u) основного материала:

Bрасч.  = u * N * I.

Обычно используют термин «эффективность» для описания характеристик электромагнитного излучения или представляют производительность (n) в процентах как отношение измеренной силы поля к расчетной величине:

n = 100% * (B изм. / B расч.).

Для постоянного тока

После подключения  электромагнита  ток в обмотке изменяется. Скорость его нарастания определяется напряжением питания, индуктивностью цепи,  постоянной времени. Чем меньше активное сопротивление цепи, тем быстрее будет срабатывать электромагнит.

Примеры применения

Телевизоры

Старые модели телевизоров содержали в своем комплекте две пары катушек, перпендикулярно расположенных друг к другу и закрепленных на электронно-лучевую трубку. Одна пара отклоняла луч по горизонтали, другая – по вертикали. Ток, протекающий через эти электромагниты, контролировал пучок электронов, падающих на экран телевизора. Этот метод обеспечивал трассировку лучей из растра или серии горизонтальных линий, одну за другой, от верхней части экрана к нижней, а затем снова на вершину рамы.

Благодаря этому, создавалась картинка, видимая на экране телевизора. Один набор обмоток перемещал электронный луч слева направо, другой набор двигал пучок электронов сверху вниз.

Телевизор ЭЛТ

Трансформаторы

Трансформатор представляет собой просто два электромагнита, магнитно сочетаемые вместе. Существует электрическая изоляция между двумя обмотками. Тем не менее, сила передаётся от одной из обмоток (первичной) в другую обмотку (вторичную) через переменное магнитное поле. Система работает от сети переменного напряжения. Соотношение вторичного выходного напряжения на основной ввод напряжения равно отношению числа витков во вторичной обмотке к числу витков в первичной обмотке.

Силовые трансформаторы

Пусковое устройство автомобиля

Электромагнит (втягивающее реле) является частью реле стартера, которое подключает сильноточный аккумулятор к соленоиду. Реле находится на самом стартере, прямо под контактами. Для того чтобы к нему подобраться и проверить работоспособность, понадобится снять лишь пусковое устройство.

Электромагнитный стартер

Как можно сделать электромагнит своими руками в домашних условиях? Сначала нужно понять суть таких непростых физических явлений, как магнетизм и электромагниты. Для этого достаточно найти описание принципа их действия на примере обычных вещей.

Видео