Když elektřina protéká drátem, vytváří kolem něj magnetismus. Chcete-li jej posílit, můžete buď svinout drát, nebo omotat závity kolem něčeho vyrobeného z oceli nebo železa, nebo zvýšit počet závitů nebo zvýšit elektrický tok - nebo můžete udělat všechny tři. Dnes provedeme zajímavý experiment a vyrobíme skutečný elektromagnet.
K sestavení elektromagnetu budete potřebovat
Nová C baterie
Přibližně 1 m tenkého drátu potaženého plastovou izolací
Velký, silný ocelový šroub o délce asi 8 cm
Kleště nebo staré nůžky
Lepicí páska (volitelně)
Kovové sponky
Sestavení elektromagnetu
1. Odstraňte izolaci z konců vodiče, abyste odkryli dostatek vodičů pro připojení ke svorkám baterie.
2. Ustupte asi o 10 cm a pak začněte omotávat drát kolem šroubu a udělejte kolem něj asi dvacet těsně u sebe blízkých otáček. Počínaje jedním koncem a směrem k opačnému.
3. Pokud chcete, můžete cívky zajistit na místě lepicí páskou.
4. Pokračujte v omotávání drátu kolem šroubu přes předchozí řadu a postupujte zpět na konec, kde jste začali.
5. Podívejte se, kolik kancelářských sponek je přitahováno ke konci šroubu před a po připojení odizolovaných konců drátu k baterii.
Pokuste se baterii připojit pokaždé jen na pět nebo šest sekund, jinak se rychle vybije. Chcete-li vytvořit ještě silnější elektromagnet, můžete použít devítivoltovou baterii.
víš?
Čisté železo po odpojení od baterie ztrácí své magnetické vlastnosti, ale ocel zůstává zmagnetizovaná. Šroub pravděpodobně zůstane po skončení experimentu slabým magnetem.
Další vzrušující a zajímavé experimenty můžete prozkoumat na dalších stránkách této sekce. Můžete například tvořit, stavět, růst
Elektromagnet je velmi užitečné zařízení, které je široce používáno v průmyslu a v mnoha oborech lidská činnost. I když se toto zařízení může zdát svým designem složité, je snadné ho vyrobit a malý domácí elektromagnet lze vyrobit doma pomocí improvizovaných materiálů.
Podívejme se na proces vytváření tohoto domácího produktu ve videu:
Abychom si mohli doma vyrobit malý elektromagnet, budeme potřebovat:
- Železný hřebík nebo šroub;
- měděný drát;
- brusný papír;
- Alkalická baterie.
Hned na začátek je třeba upozornit, že není vhodné používat příliš silný drát. Měděný drát o průměru jeden milimetr je jako stvořený pro budoucí elektromagnet. Pokud jde o velikost hřebíku nebo šroubu, pak ideální varianta délka bude 7-10 centimetrů.
Začněme tedy vyrábět mini elektromagnet. Nejprve musíme omotat měděný drát kolem šroubu. Je důležité věnovat pozornost skutečnosti, že každé otočení těsně přiléhá k předchozímu.
Drát musíte navinout tak, aby na obou koncích zůstal kousek drátu.
Zbývá pouze připojit naše dráty ke zdroji, a to alkalické baterii. Poté bude náš šroub přitahovat kovové prvky.
Princip činnosti elektromagnetu je velmi jednoduchý. Když elektrický proud prochází cívkou s jádrem, vzniká magnetické pole, které přitahuje kovové prvky. Výkon elektromagnetu závisí na hustotě cívky a počtu vrstev měděný drát, stejně jako na aktuální síle.
je zařízení, které při průchodu proudu vytváří magnetické pole.
Elektromagnety jsou velmi široce používány v průmyslu, medicíně, každodenním životě a elektronice jako součásti různých motorů, generátorů, relé, audio reproduktorů, magnetických separačních zařízení, jeřábů atd.
Příběh
V roce 1820 Oersted zjistil, že elektrický proud vytváří magnetické pole. A pak, v roce 1824, William Sturgeon vytvořil první elektromagnet. Jednalo se o kus železa, který byl ohnut do tvaru podkovy a na kterém bylo navinuto 18 závitů měděného drátu. Po připojení ke zdroji proudu začal tento design přitahovat železné předměty. Navíc bylo zjištěno, že ačkoli tento elektromagnet vážil asi 200 gramů, mohl přitahovat předměty až do hmotnosti 4 kg!
Princip fungování
Když vodičem protéká proud, vytváří se kolem něj magnetické pole. Toto magnetické pole lze posílit tvarováním vodiče do tvaru cívky. Ale stále to není elektromagnet. Nyní, když do této cívky umístíte jádro vyrobené z feromagnetického materiálu (například železa), stane se z ní elektromagnet.
Když proud protéká vinutím elektromagnetu, vytváří magnetické pole, jehož čáry pronikají jádrem, tedy feromagnetickým materiálem. Pod vlivem tohoto pole v jádře nejmenší oblasti, které mají miniaturní magnetická pole, nazývané domény, zaujímají uspořádanou polohu. V důsledku toho se jejich magnetická pole sčítají a vzniká jedno velké a silné magnetické pole, schopné přitahovat velké předměty. Navíc, čím silnější je proud, tím silnější je magnetické pole, které je tvořeno elektromagnetem. To se ale stane pouze do magnetické saturace. Poté, jak se proud zvýší, magnetické pole se zvětší, ale jen mírně.
Pokud je proud v elektromagnetu odstraněn, domény opět zaujmou neuspořádanou polohu, ale některé z nich zůstanou stále ve stejném směru. Tyto zbývající směrové domény vytvoří malé magnetické pole. Tento jev se nazývá magnetická hystereze.
Zařízení 
Nejjednodušším elektromagnetem je cívka s jádrem z feromagnetického materiálu. Obsahuje také kotvu, která slouží k přenosu mechanické síly. Například v relé je kotva přitahována k elektromagnetu a současně uzavírá kontakty.
Od řádků magnetické pole jsou uzavřeny na kotvě, toto magnetické pole dále zesiluje.
Klasifikace
Elektromagnety se dělí do tří typů podle způsobu vytváření magnetického toku
- Střídavé elektromagnety
- Neutrální stejnosměrné elektromagnety
- Polarizované DC elektromagnety
U střídavých elektromagnetů se magnetický tok mění jak ve směru, tak v hodnotě, rozdíl je pouze v tom, že se mění s dvojnásobnou frekvencí proudu.
U neutrálních stejnosměrných elektromagnetů je směr magnetického toku nezávislý na směru proudu.
V polarizovaných stejnosměrných elektromagnetech, jak jste již pochopili, závisí směr magnetického toku na směru proudu. Kromě toho se tyto elektromagnety obvykle skládají ze dvou. Jedním z nich je permanentní magnet, který vytváří polarizační magnetický tok, který je potřeba při vypnutém hlavním, pracovním elektromagnetu.
Supravodivý elektromagnet
Rozdíl mezi supravodivým elektromagnetem a konvenčním je ten, že v jeho vinutí je místo obvyklého vodiče použit supravodič. Zároveň je jeho vinutí chlazeno kapalným heliem až velmi nízké teploty. Jeho výhodou je, že proud v něm dosahuje velmi vysokých hodnot, a to díky tomu, že supravodič nemá prakticky žádný odpor. Proto se magnetické pole stává silnějším. Provoz takových elektromagnetů je levnější, protože ve vinutí nedochází k žádným tepelným ztrátám. Supravodivé magnety se používají v MRI strojích, urychlovačích částic a dalších vědeckých zařízeních.
Elektromagnet je magnet, který k provozu využívá elektřinu. Jeho sílu lze měnit množstvím proudu, který jím protéká, a póly magnetu lze měnit změnou směru toku elektřiny. V tomto případě elektromagnet funguje jako výsledek vytvoření magnetického pole procházejícím proudem.
Výroba elektromagnetu doma je docela jednoduchá. K tomu potřebujete železné jádro (ve tvaru tyče) a měděný drát, který je omotaný kolem jádra. Připojením měděného vinutí k baterii se žehlička začne magnetizovat. Odpojením baterie jádro ztratí magnetismus.
Budete potřebovat:
- Železný hřebík (15-20 cm);
- Izolovaný měděný drát (asi 3 metry);
- Baterie nebo několik baterií;
- Spojovací dráty;
- Izolační páska.
Odizolujte konce měděného drátu odstraněním izolace. Připojte k nim baterie pomocí propojovacích vodičů.
Omotejte měděný drát kolem nehtu. Zároveň si pamatujte, že čím více zatáček kolem „jádra“ uděláte, tím silnější magnet získáte. Dávejte pozor, aby se neizolovaná část měděného drátu nedostala do kontaktu s hřebíkem.
Navíjení by mělo být provedeno jedním směrem, protože na tom závisí směr magnetického pole. Pokud uděláte 2 závity v různých směrech, snížíte celkové magnetické pole, a tím i sílu magnetu.
Připojte konce měděného vinutí k baterii (baterii nebo bateriím) a izolujte „holé“ oblasti elektrickou páskou. Pokud jste udělali vše správně, váš magnet bude fungovat. Když změníte polaritu připojení vinutí k baterii, změníte polaritu svého magnetu, ale ne kvalitu jeho činnosti.
Pokud chcete zvýšit sílu svého magnetu, měli byste kolem tyče udělat více otáček. Je třeba také vzít v úvahu, že čím dále jsou nové závity od tyče, tím menší vliv budou mít na sílu magnetického pole. Pozor, při zvýšení proudu se část tepla přenese do izolačního vinutí, které jej může roztavit a „zkratovat“ samotné vinutí. Testujte různá jádra, měňte materiál a rozměry. Snadno si ověříte, zda je materiál vhodný pro magnetické jádro. Přineste si k němu běžný („trvalý“) magnet, pokud přitahuje, klidně jej použijte jako tyč.
Toto video z kanálu Kreosan ukazuje, jak si vyrobit vlastní elektrický magnet. Musíte vzít transformátor z mikrovlnné trouby, odříznout jej a odstranit vinutí. Ostatní transformátory budou také fungovat. Ale výkonný a dostupný pouze v mikrovlnkách.
Potřebujeme primární vinutí. Právě jsme ho zapnuli a už začíná vibrovat. Co se stane, když přitáhne železo? Je čas vyzkoušet elektromagnet. Může být napájen 12, 24, 36, 48, 110, 220 volty. V tomto případě může existovat stejnosměrný a střídavý proud. Pojďme zapnout baterii notebooku a podívat se, čeho je schopen domácí. Vezmeme matici a za účasti elektromagnetu ji rozdrtíme dvířky. Jak vidíte, s oříškem si snadno poradil. Zkusme zvednout něco těžšího. Například poklop šachty.
Existuje nápad na jednoduchý metr.
Nejjednodušší elektromagnet za 5 minut
Další. Jiný kanál (HM Show) zveřejnil video na stejné téma.
Ukázal, jak vyrobit jednoduchý elektromagnet za 5 minut. K výrobě zařízení vlastníma rukama budete potřebovat ocelovou tyč, měděný drát a jakýkoli izolační materiál.
Nejprve ocelovou tyč zaizolujeme konstrukční páskou a odřízneme přebytečný materiál. Měděný drát je nutné omotat kolem izolačního materiálu, aby bylo co nejméně vzduchových mezer. Na tom závisí síla magnetu, tloušťka měděného drátu, počet závitů a síla proudu. Tyto ukazatele je třeba vybrat experimentálně. Po navinutí drátu jej obalte izolačním materiálem.
Odizolujeme konce drátu. Magnet připojíme ke zdroji a přivedeme napětí čtyři volty s proudem 1 ampér. Jak vidíte, šrouby nemagnetizují dobře. Pro posílení magnetu zvýšíme proud na 1,9 ampéru a výsledek se okamžitě změní k lepšímu! S touto proudovou silou můžeme nyní zvedat nejen svorníky, ale také drátěné nůžky a kleště. Zkuste to vyrobit na baterii a výsledek napište do komentářů.
