عندما تتدفق الكهرباء عبر سلك، فإنها تخلق مغناطيسية حوله. ولتقويته، يمكنك إما لف السلك، أو لف اللفات حول شيء مصنوع من الفولاذ أو الحديد، أو زيادة عدد اللفات أو زيادة التدفق الكهربائي - أو يمكنك القيام بالثلاثة. اليوم سنجري تجربة مثيرة للاهتمام ونصنع مغناطيسًا كهربائيًا حقيقيًا.
لتجميع المغناطيس الكهربائي سوف تحتاج
بطارية سي جديدة
حوالي 1 متر من الأسلاك الرفيعة المغطاة بالعزل البلاستيكي
برغي فولاذي كبير وسميك بطول حوالي 8 سم
كماشة أو مقص قديم
شريط لاصق (اختياري)
مشابك ورق معدنية
تجميع المغناطيس الكهربائي
1. قم بإزالة المادة العازلة من أطراف السلك لكشف ما يكفي من السلك لتوصيله بأطراف البطارية.
2. ارجع للخلف حوالي 10 سم، ثم ابدأ بلف السلك حول المسمار وقم بعمل حوالي عشرين لفة ضيقة ومتقاربة حوله. البدء من أحد الطرفين والتحرك نحو العكس.
3. إذا أردت، يمكنك تثبيت الملفات في مكانها باستخدام شريط لاصق.
4. استمر في لف السلك حول المسمار فوق الصف السابق، ثم عد إلى النهاية حيث بدأت.
5. تعرف على عدد مشابك الورق المنجذبة إلى نهاية المسمار قبل وبعد توصيل أطراف السلك المقطوعة بالبطارية.
حاول توصيل البطارية لمدة خمس أو ست ثوانٍ فقط في كل مرة، وإلا فسوف تنفد الطاقة بسرعة. ولصنع مغناطيس كهربائي أقوى، يمكنك استخدام بطارية بقوة 9 فولت.
هل تعلم؟
يفقد الحديد النقي خصائصه المغناطيسية عند فصله عن البطارية، لكن الفولاذ يظل ممغنطًا. من المحتمل أن يظل المسمار مغناطيسًا ضعيفًا بعد انتهاء التجربة.
يمكنك استكشاف بعض التجارب الأكثر إثارة وإثارة للاهتمام على صفحات أخرى من القسم. على سبيل المثال، يمكنك الإبداع والبناء والنمو
يعد المغناطيس الكهربائي جهازًا مفيدًا جدًا يستخدم على نطاق واسع في الصناعة وفي العديد من المجالات النشاط البشري. وعلى الرغم من أن هذا الجهاز قد يبدو معقدًا في تصميمه، إلا أنه سهل التصنيع ويمكن صنع مغناطيس كهربائي منزلي صغير في المنزل باستخدام مواد بدائية الصنع.
دعونا نشاهد عملية إنشاء هذا المنتج محلي الصنع في الفيديو:
لصنع مغناطيس كهربائي صغير في المنزل سنحتاج إلى:
- مسمار أو مسمار حديدي؛
- الأسلاك النحاسية.
- ورق الصنفرة
- بطارية قلوية.
في البداية، تجدر الإشارة إلى أنه ليس من المستحسن استخدام سلك سميك للغاية. يعتبر السلك النحاسي الذي يبلغ قطره ملليمترًا واحدًا مثاليًا للمغناطيس الكهربائي المستقبلي. فيما يتعلق بحجم المسمار أو الترباس، إذن الخيار المثاليسيكون الطول 7-10 سم.
لذلك، دعونا نبدأ في صنع مغناطيس كهربائي صغير. نحتاج أولاً إلى لف السلك النحاسي حول الترباس. من المهم الانتباه إلى حقيقة أن كل منعطف يتناسب بإحكام مع المنعطف السابق.
تحتاج إلى لف السلك بحيث تبقى قطعة من السلك عند كلا الطرفين.
كل ما تبقى هو توصيل أسلاكنا بالمصدر، أي البطارية القلوية. بعد ذلك، سوف يجذب الترباس العناصر المعدنية.
مبدأ تشغيل المغناطيس الكهربائي بسيط للغاية. متى التيار الكهربائييمر عبر الملف مع القلب، ويتكون مجال مغناطيسي يجذب العناصر المعدنية. تعتمد قوة المغناطيس الكهربائي على كثافة الملف وعدد الطبقات الأسلاك النحاسية، وكذلك على القوة الحالية.
هو جهاز، عندما يمر التيار من خلاله، فإنه يخلق مجالا مغناطيسيا.
تُستخدم المغناطيسات الكهربائية على نطاق واسع جدًا في الصناعة والطب والحياة اليومية والإلكترونيات كمكونات لمختلف المحركات والمولدات والمرحلات ومكبرات الصوت وأجهزة الفصل المغناطيسي والرافعات وما إلى ذلك.
قصة
في عام 1820، اكتشف أورستد أن التيار الكهربائي يخلق مجالًا مغناطيسيًا. وبعد ذلك، في عام 1824، ابتكر ويليام ستورجيون أول مغناطيس كهربائي. كانت عبارة عن قطعة من الحديد تم ثنيها على شكل حدوة حصان ولُف عليها 18 لفة من الأسلاك النحاسية. وعند توصيله بمصدر حالي، بدأ هذا التصميم في جذب الأجسام الحديدية. علاوة على ذلك، فقد لوحظ أنه على الرغم من أن هذا المغناطيس الكهربائي يزن حوالي 200 جرام، إلا أنه يمكنه جذب أشياء يصل وزنها إلى 4 كجم!
مبدأ التشغيل
عندما يتدفق التيار عبر موصل، يتم إنشاء مجال مغناطيسي حوله. يمكن تقوية هذا المجال المغناطيسي عن طريق تشكيل الموصل على شكل ملف. ولكن لا يزال هذا ليس مغناطيسًا كهربائيًا. الآن، إذا قمت بوضع نواة مصنوعة من مادة مغناطيسية حديدية (على سبيل المثال، الحديد) في هذا الملف، فسوف تصبح مغناطيسًا كهربائيًا.
عندما يتدفق التيار عبر ملف مغناطيس كهربائي، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا، تخترق خطوطه القلب، أي المادة المغناطيسية الحديدية. تحت تأثير هذا المجال، في القلب، تتخذ أصغر المناطق التي تحتوي على مجالات مغناطيسية مصغرة، تسمى المجالات، موقعًا منظمًا. ونتيجة لذلك، تتراكم مجالاتها المغناطيسية، ويتم تشكيل مجال مغناطيسي كبير وقوي، قادر على جذب الأجسام الكبيرة. علاوة على ذلك، كلما كان التيار أقوى، كان المجال المغناطيسي الذي يتكون بواسطة المغناطيس الكهربائي أقوى. ولكن هذا لن يحدث إلا حتى التشبع المغناطيسي. وبعد ذلك، مع زيادة التيار، سيزداد المجال المغناطيسي، ولكن بشكل طفيف فقط.
إذا تمت إزالة التيار الموجود في المغناطيس الكهربائي، فستتخذ المجالات مرة أخرى وضعًا مضطربًا، لكن بعضها سيظل في نفس الاتجاه. ستؤدي مجالات الاتجاه المتبقية هذه إلى إنشاء مجال مغناطيسي صغير. وتسمى هذه الظاهرة التباطؤ المغناطيسي.
جهاز 
أبسط مغناطيس كهربائي هو ملف ذو قلب من مادة مغناطيسية حديدية. كما أنه يحتوي على مرساة تعمل على نقل القوة الميكانيكية. على سبيل المثال، في المرحل، ينجذب عضو الإنتاج إلى مغناطيس كهربائي ويغلق نقاط الاتصال في نفس الوقت.
منذ السطور المجال المغنطيسيمغلقة على عضو الإنتاج، مما يعزز هذا المجال المغناطيسي.
تصنيف
تنقسم المغناطيسات الكهربائية إلى ثلاثة أنواع حسب طريقة توليد التدفق المغناطيسي
- مغناطيس كهربائي للتيار المتردد
- مغناطيس كهربائي تيار مستمر محايد
- المغناطيس الكهربائي المستمر المستقطب
في المغناطيسات الكهربائية ذات التيار المتناوب، يتغير التدفق المغناطيسي من حيث الاتجاه والقيمة، والفرق الوحيد هو أنه يتغير بضعف تردد التيار.
في المغناطيسات الكهربائية ذات التيار المستمر المحايدة، يكون اتجاه التدفق المغناطيسي مستقلاً عن اتجاه التيار.
في المغناطيسات الكهربائية ذات التيار المستمر المستقطب، كما فهمت بالفعل، يعتمد اتجاه التدفق المغناطيسي على اتجاه التيار. علاوة على ذلك، تتكون هذه المغناطيسات الكهربائية عادة من اثنين. الأول هو المغناطيس الدائم، الذي يخلق تدفقًا مغناطيسيًا مستقطبًا، وهو ضروري عند إيقاف تشغيل المغناطيس الكهربائي الرئيسي.
مغناطيس كهربائي فائق التوصيل
الفرق بين المغناطيس الكهربائي فائق التوصيل والمغناطيس التقليدي هو أنه يتم استخدام موصل فائق في لفه، بدلاً من الموصل المعتاد. في الوقت نفسه، يتم تبريد لفها بالهيليوم السائل للغاية درجات حرارة منخفضة. ميزته هي أن التيار فيه يصل إلى قيم عالية جدًا، نظرًا لحقيقة أن الموصل الفائق ليس لديه أي مقاومة عمليًا. ولذلك يصبح المجال المغناطيسي أقوى. تشغيل هذه المغناطيسات الكهربائية أرخص، حيث لا يوجد فقدان للحرارة في اللف. تُستخدم المغناطيسات فائقة التوصيل في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي ومسرعات الجسيمات وغيرها من المعدات العلمية.
المغناطيس الكهربائي هو مغناطيس يستخدم الكهرباء لتشغيله. ويمكن تغيير قوته بمقدار التيار الذي يسري خلاله، ويمكن تغيير أقطاب المغناطيس عن طريق تغيير اتجاه تدفق الكهرباء. في هذه الحالة، يعمل المغناطيس الكهربائي نتيجة إنشاء مجال مغناطيسي بواسطة تيار عابر.
إن صنع مغناطيس كهربائي في المنزل أمر بسيط للغاية. للقيام بذلك، تحتاج إلى قلب حديدي (على شكل قضيب) وسلك نحاسي ملفوف حول القلب. من خلال توصيل الملف النحاسي بالبطارية، ستبدأ مغنطة الحديد. عن طريق فصل البطارية، سوف تفقد النواة المغناطيسية.
سوف تحتاج إلى:
- مسمار حديدي (15-20 سم)؛
- الأسلاك النحاسية المعزولة (حوالي 3 أمتار)؛
- بطارية أو عدة بطاريات؛
- توصيل الأسلاك
- الشريط العازل.
قم بتجريد أطراف السلك النحاسي عن طريق إزالة المادة العازلة. قم بتوصيل البطاريات بها باستخدام أسلاك التوصيل.
لف السلك النحاسي حول الظفر. وفي الوقت نفسه، تذكر أنه كلما زاد عدد الدورات التي تقوم بها حول "القلب"، أصبح المغناطيس أقوى. احرص على عدم ملامسة الجزء غير المعزول من السلك النحاسي للظفر.
يجب أن يتم اللف في اتجاه واحد، لأن اتجاه المجال المغناطيسي يعتمد عليه. إذا قمت بعمل ملفين في اتجاهين مختلفين، فسوف تقلل من إجمالي المجال المغناطيسي، وبالتالي قوة المغناطيس.
قم بتوصيل أطراف الملف النحاسي بالبطارية (البطارية أو البطاريات)، مع عزل المناطق "العارية" بشريط كهربائي. إذا فعلت كل شيء بشكل صحيح، فسوف يعمل المغناطيس الخاص بك. عند تغيير قطبية توصيل الملف بالبطارية، ستغير قطبية المغناطيس الخاص بك، ولكن ليس جودة تشغيله.
إذا كنت ترغب في زيادة قوة المغناطيس، فيجب عليك إجراء المزيد من اللفات حول الشريط. وينبغي أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار أنه كلما ابتعدت المنعطفات الجديدة عن القضيب، قل تأثيرها على قوة المجال المغناطيسي. كن حذرًا، مع زيادة التيار، سيتم نقل بعض الحرارة إلى الملف العازل، مما قد يؤدي إلى ذوبانه و"قصر الدائرة" للملف نفسه. اختبار النوى المختلفة، وتغيير المواد والأبعاد. يمكنك بسهولة التحقق مما إذا كانت المادة مناسبة للنواة المغناطيسية. قم بإحضار مغناطيس عادي ("دائم") إليه إذا كان يجذبك، فلا تتردد في استخدامه كقضيب.
يوضح هذا الفيديو من قناة Kreosan كيفية صنع مغناطيس كهربائي خاص بك. تحتاج إلى إخراج المحول من الميكروويف وقطعه وإزالة اللفات. ستعمل المحولات الأخرى أيضًا. ولكنها قوية ومتوفرة فقط في أجهزة الميكروويف.
نحن بحاجة إلى لف الابتدائي. لقد قمنا للتو بتشغيله، وبدأ بالفعل في الاهتزاز. ماذا سيحدث عندما يجذب الحديد؟ حان الوقت لتجربة المغناطيس الكهربائي. يمكن تزويده بجهد 12، 24، 36، 48، 110، 220 فولت. في هذه الحالة، يمكن أن يكون هناك تيار مباشر ومتناوب. دعونا نقوم بتشغيل بطارية الكمبيوتر المحمول ونرى ما يمكن أن تفعله بطارية محلية الصنع. نحن نأخذ الجوز وبمشاركة مغناطيس كهربائي نسحقه بالباب. كما ترون، تعامل بسهولة مع الجوز. دعونا نحاول رفع شيء أثقل. على سبيل المثال، غطاء فتحة.
هناك فكرة لمقياس بسيط.
أبسط مغناطيس كهربائي في 5 دقائق
التالي. وأصدرت قناة أخرى (HM Show) مقطع فيديو حول نفس الموضوع.
وأوضح كيفية صنع مغناطيس كهربائي بسيط في 5 دقائق. لصنع جهاز بيديك، ستحتاج إلى قضيب فولاذي وسلك نحاسي وأي مادة عازلة.
أولاً، نقوم بعزل القضيب الفولاذي بشريط البناء ونقطع المواد الزائدة. من الضروري لف السلك النحاسي حول المادة العازلة بحيث يكون هناك أقل عدد ممكن من فجوات الهواء. تعتمد قوة المغناطيس على ذلك، بالإضافة إلى سمك السلك النحاسي وعدد اللفات وقوة التيار. يجب اختيار هذه المؤشرات بشكل تجريبي. بعد لف السلك، لفه بمادة عازلة.
نقوم بتجريد أطراف السلك. نقوم بتوصيل المغناطيس بمصدر الطاقة ونطبق جهدًا قدره أربعة فولت بتيار قدره 1 أمبير. كما ترون، فإن البراغي لا تمغنط جيدًا. لتقوية المغناطيس نقوم بزيادة التيار إلى 1.9 أمبير وتتغير النتيجة فوراً للأفضل! وبفضل هذه القوة الحالية، لا يمكننا الآن رفع البراغي فحسب، بل يمكننا أيضًا رفع قواطع الأسلاك والكماشة. جربوا صنعها باستخدام البطارية، واكتبوا النتيجة في التعليقات.
