Wenn Strom durch einen Draht fließt, erzeugt er um ihn herum Magnetismus. Um es zu verstärken, können Sie entweder den Draht aufwickeln oder die Windungen um etwas aus Stahl oder Eisen wickeln oder die Anzahl der Windungen oder den Stromfluss erhöhen – oder Sie können alle drei tun. Heute werden wir ein interessantes Experiment durchführen und einen echten Elektromagneten bauen.
Um einen Elektromagneten zusammenzubauen, benötigen Sie
Neue C-Batterie
Ungefähr 1 m dünner Draht mit Kunststoffisolierung
Große, dicke Stahlschraube von ca. 8 cm Länge
Zangen oder alte Scheren
Klebeband (optional)
Büroklammern aus Metall
Zusammenbau eines Elektromagneten
1. Entfernen Sie die Isolierung von den Enden des Kabels, um genügend Kabel freizulegen, um es an die Batteriepole anzuschließen.
2. Gehen Sie etwa 10 cm zurück und beginnen Sie dann, den Draht um die Schraube zu wickeln und etwa zwanzig enge, nahe beieinander liegende Windungen darum zu machen. Beginnen Sie an einem Ende und bewegen Sie sich zum anderen.
3. Wenn Sie möchten, können Sie die Spulen mit Klebeband befestigen.
4. Wickeln Sie den Draht weiter um die Schraube der vorherigen Reihe und arbeiten Sie sich bis zum Ende vor, an dem Sie begonnen haben.
5. Sehen Sie, wie viele Büroklammern am Ende der Schraube angezogen werden, bevor und nachdem Sie die abisolierten Enden des Kabels an der Batterie befestigen.
Versuchen Sie, den Akku jedes Mal nur fünf bis sechs Sekunden lang anzuschließen, da er sonst schnell leer ist. Um einen noch stärkeren Elektromagneten herzustellen, können Sie eine 9-Volt-Batterie verwenden.
Wissen Sie?
Reines Eisen verliert seine magnetischen Eigenschaften, wenn es von der Batterie getrennt wird, Stahl bleibt jedoch magnetisiert. Die Schraube wird nach dem Ende des Experiments wahrscheinlich ein schwacher Magnet bleiben.
Weitere spannende und interessante Experimente finden Sie auf anderen Seiten des Abschnitts. Sie können zum Beispiel erstellen, bauen, wachsen
Ein Elektromagnet ist ein sehr nützliches Gerät, das in der Industrie und in vielen Bereichen weit verbreitet ist menschliche Aktivität. Obwohl dieses Gerät in seinem Design komplex erscheinen mag, ist es einfach herzustellen und aus improvisierten Materialien kann zu Hause ein kleiner Elektromagnet für zu Hause hergestellt werden.
Sehen wir uns den Herstellungsprozess dieses hausgemachten Produkts im Video an:
Um einen kleinen Elektromagneten zu Hause herzustellen, benötigen wir:
- Eisennagel oder -bolzen;
- Kupferdraht;
- Schleifpapier;
- Alkalibatterie.
Gleich zu Beginn ist zu beachten, dass es nicht ratsam ist, einen zu dicken Draht zu verwenden. Kupferdraht mit einem Durchmesser von einem Millimeter ist perfekt für einen zukünftigen Elektromagneten. Was die Größe des Nagels oder Bolzens betrifft ideale Option die Länge beträgt 7-10 Zentimeter.
Beginnen wir also mit der Herstellung eines Mini-Elektromagneten. Zuerst müssen wir den Kupferdraht um den Bolzen wickeln. Es ist wichtig, darauf zu achten, dass jede Windung eng an die vorherige anschließt.
Sie müssen den Draht so aufwickeln, dass an beiden Enden ein Stück Draht übrig bleibt.
Jetzt müssen wir nur noch unsere Kabel an die Quelle anschließen, nämlich an die Alkalibatterie. Danach wird unser Bolzen Metallelemente anziehen.
Das Funktionsprinzip eines Elektromagneten ist sehr einfach. Wann elektrischer Strom Durchläuft die Spule mit dem Kern ein Magnetfeld, das Metallelemente anzieht. Die Leistung des Elektromagneten hängt von der Dichte der Spule und der Anzahl der Schichten ab Kupferdraht, sowie auf aktuelle Stärke.
ist ein Gerät, das, wenn Strom durch es fließt, ein Magnetfeld erzeugt.
Elektromagnete werden in der Industrie, Medizin, im Alltag und in der Elektronik sehr häufig als Komponenten verschiedener Motoren, Generatoren, Relais, Audiolautsprecher, magnetischer Trenngeräte, Kräne usw. verwendet.
Geschichte
Im Jahr 1820 entdeckte Oersted, dass elektrischer Strom ein Magnetfeld erzeugt. Und dann, im Jahr 1824, schuf William Sturgeon den ersten Elektromagneten. Es handelte sich um ein hufeisenförmig gebogenes Stück Eisen, auf das 18 Windungen Kupferdraht gewickelt waren. Bei Anschluss an eine Stromquelle begann dieses Design, Eisengegenstände anzuziehen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass dieser Elektromagnet, obwohl er etwa 200 Gramm wog, Gegenstände mit einem Gewicht von bis zu 4 kg anziehen konnte!
Funktionsprinzip
Wenn Strom durch einen Leiter fließt, entsteht um ihn herum ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld kann verstärkt werden, indem der Leiter in eine Spulenform gebracht wird. Aber es ist immer noch kein Elektromagnet. Wenn Sie nun einen Kern aus ferromagnetischem Material (z. B. Eisen) in diese Spule einsetzen, wird daraus ein Elektromagnet.
Wenn Strom durch die Wicklung eines Elektromagneten fließt, entsteht ein Magnetfeld, dessen Linien den Kern, also das ferromagnetische Material, durchdringen. Unter dem Einfluss dieses Feldes nehmen im Kern kleinste Bereiche mit Miniaturmagnetfeldern, sogenannte Domänen, eine geordnete Position ein. Dadurch addieren sich ihre Magnetfelder und es entsteht ein großes und starkes Magnetfeld, das große Objekte anziehen kann. Darüber hinaus ist das vom Elektromagneten erzeugte Magnetfeld umso stärker, je stärker der Strom ist. Dies geschieht jedoch nur bis zur magnetischen Sättigung. Wenn dann der Strom zunimmt, nimmt das Magnetfeld zu, jedoch nur geringfügig.
Wenn der Strom im Elektromagneten entfernt wird, nehmen die Domänen wieder eine ungeordnete Position ein, einige von ihnen bleiben jedoch immer noch in derselben Richtung. Diese verbleibenden Richtungsdomänen erzeugen ein kleines Magnetfeld. Dieses Phänomen wird magnetische Hysterese genannt.
Gerät 
Der einfachste Elektromagnet ist eine Spule mit einem Kern aus ferromagnetischem Material. Es enthält außerdem einen Anker, der der Übertragung mechanischer Kraft dient. Beispielsweise wird bei einem Relais der Anker von einem Elektromagneten angezogen und schließt gleichzeitig die Kontakte.
Da die Zeilen Magnetfeld am Anker geschlossen sind, verstärkt dies dieses Magnetfeld zusätzlich.
Einstufung
Elektromagnete werden entsprechend der Methode zur Erzeugung des Magnetflusses in drei Typen unterteilt
- Wechselstrom-Elektromagnete
- Neutrale Gleichstrom-Elektromagnete
- Polarisierte Gleichstrom-Elektromagnete
Bei Wechselstrom-Elektromagneten ändert sich der magnetische Fluss sowohl in der Richtung als auch im Wert, der einzige Unterschied besteht darin, dass er sich mit der doppelten Frequenz des Stroms ändert.
Bei neutralen Gleichstrom-Elektromagneten ist die Richtung des magnetischen Flusses unabhängig von der Stromrichtung.
Wie Sie bereits verstanden haben, hängt bei polarisierten Gleichstrom-Elektromagneten die Richtung des magnetischen Flusses von der Richtung des Stroms ab. Darüber hinaus bestehen diese Elektromagnete meist aus zwei. Einer davon ist ein Permanentmagnet, der einen polarisierenden Magnetfluss erzeugt, der benötigt wird, wenn der Hauptelektromagnet ausgeschaltet ist.
Supraleitender Elektromagnet
Der Unterschied zwischen einem supraleitenden und einem herkömmlichen Elektromagneten besteht darin, dass in seiner Wicklung ein Supraleiter anstelle des üblichen Leiters verwendet wird. Gleichzeitig wird seine Wicklung mit flüssigem Helium auf sehr stark gekühlt niedrige Temperaturen. Sein Vorteil besteht darin, dass der Strom darin sehr hohe Werte erreicht, da der Supraleiter praktisch keinen Widerstand aufweist. Daher wird das Magnetfeld stärker. Der Betrieb solcher Elektromagnete ist günstiger, da keine Wärmeverluste in der Wicklung entstehen. Supraleitende Magnete werden in MRT-Geräten, Teilchenbeschleunigern und anderen wissenschaftlichen Geräten verwendet.
Ein Elektromagnet ist ein Magnet, der für seinen Betrieb Elektrizität nutzt. Seine Stärke kann durch die Menge des durch ihn fließenden Stroms geändert werden, und die Pole eines Magneten können durch Ändern der Richtung des Stromflusses geändert werden. In diesem Fall funktioniert der Elektromagnet durch die Erzeugung eines Magnetfeldes durch einen fließenden Strom.
Einen Elektromagneten zu Hause herzustellen ist ganz einfach. Dazu benötigen Sie einen Eisenkern (in Form eines Stabes) und einen Kupferdraht, der um den Kern gewickelt ist. Durch den Anschluss der Kupferwicklung an die Batterie beginnt die Magnetisierung des Eisens. Durch das Abklemmen der Batterie verliert der Kern seinen Magnetismus.
Sie benötigen:
- Eisennagel (15-20 cm);
- Isolierter Kupferdraht (ca. 3 Meter);
- Batterie oder mehrere Batterien;
- Verbindungsdrähte;
- Isolierband.
Isolieren Sie die Enden des Kupferdrahts ab, indem Sie die Isolierung entfernen. Verbinden Sie die Batterien mit Verbindungskabeln mit ihnen.
Wickeln Sie den Kupferdraht um den Nagel. Denken Sie gleichzeitig daran, dass der Magnet umso stärker wird, je mehr Windungen Sie um den „Kern“ machen. Achten Sie darauf, dass der nicht isolierte Teil des Kupferdrahtes nicht mit dem Nagel in Berührung kommt.
Das Wickeln sollte in eine Richtung erfolgen, da die Richtung des Magnetfeldes davon abhängt. Wenn Sie zwei Wicklungen in unterschiedlichen Richtungen vornehmen, verringern Sie das gesamte Magnetfeld und damit die Stärke des Magneten.
Verbinden Sie die Enden der Kupferwicklung mit der Batterie (Batterie oder Batterien) und isolieren Sie die „blanken“ Bereiche mit Isolierband. Wenn Sie alles richtig gemacht haben, funktioniert Ihr Magnet. Wenn Sie die Polarität des Anschlusses der Wicklung an die Batterie ändern, ändern Sie die Polarität Ihres Magneten, nicht jedoch die Qualität seines Betriebs.
Wenn Sie die Stärke Ihres Magneten erhöhen möchten, sollten Sie mehr Drehungen um die Stange machen. Es sollte auch berücksichtigt werden, dass die neuen Windungen umso weniger Einfluss auf die Stärke des Magnetfelds haben, je weiter sie vom Stab entfernt sind. Seien Sie vorsichtig, denn wenn der Strom ansteigt, wird ein Teil der Wärme auf die Isolierwicklung übertragen, was diese zum Schmelzen bringen und die Wicklung selbst „kurzschließen“ kann. Testen Sie verschiedene Kerne und ändern Sie dabei das Material und die Abmessungen. Ob das Material für den Magnetkern geeignet ist, können Sie ganz einfach prüfen. Bringen Sie einen normalen („permanenten“) Magneten mit. Wenn er anzieht, können Sie ihn auch als Stab verwenden.
Dieses Video vom Kreosan-Kanal zeigt, wie Sie Ihren eigenen Elektromagneten herstellen. Sie müssen den Transformator aus der Mikrowelle nehmen, ihn abschneiden und die Wicklungen entfernen. Andere Transformatoren funktionieren auch. Aber leistungsstark und nur in der Mikrowelle erhältlich.
Wir brauchen eine Primärwicklung. Wir haben es gerade erst eingeschaltet und es beginnt bereits zu vibrieren. Was passiert, wenn es Eisen anzieht? Es ist Zeit, den Elektromagneten auszuprobieren. Es kann mit 12, 24, 36, 48, 110, 220 Volt versorgt werden. Dabei kann es Gleich- und Wechselstrom geben. Lassen Sie uns den Laptop-Akku einschalten und sehen, wozu ein selbstgebauter Akku in der Lage ist. Wir nehmen eine Nuss und zerdrücken sie unter Beteiligung eines Elektromagneten mit einer Tür. Wie Sie sehen können, kam er problemlos mit der Nuss zurecht. Versuchen wir, etwas Schwereres zu heben. Zum Beispiel ein Schachtdeckel.
Es gibt eine Idee für ein einfaches Messgerät.
Der einfachste Elektromagnet in 5 Minuten
Nächste. Ein anderer Kanal (HM Show) veröffentlichte ein Video zum gleichen Thema.
Er zeigte, wie man in 5 Minuten einen einfachen Elektromagneten herstellt. Um ein Gerät mit eigenen Händen herzustellen, benötigen Sie einen Stahlstab, Kupferdraht und Isoliermaterial.
Zuerst isolieren wir den Stahlstab mit Bauklebeband und schneiden das überschüssige Material ab. Es ist notwendig, den Kupferdraht so um das Isoliermaterial zu wickeln, dass möglichst wenige Luftspalte entstehen. Davon hängt die Stärke des Magneten ab, ebenso wie die Dicke des Kupferdrahtes, die Windungszahl und die Stromstärke. Diese Indikatoren müssen experimentell ausgewählt werden. Wickeln Sie den Draht nach dem Aufwickeln mit Isoliermaterial um.
Wir isolieren die Enden des Drahtes. Wir schließen den Magneten an die Stromversorgung an und legen eine Spannung von vier Volt mit einem Strom von 1 Ampere an. Wie Sie sehen, lassen sich die Bolzen nicht gut magnetisieren. Um den Magneten zu stärken, erhöhen wir den Strom auf 1,9 Ampere und das Ergebnis ändert sich sofort zum Besseren! Mit dieser Stromstärke können wir nun nicht nur Bolzen, sondern auch Drahtschneider und Zangen heben. Versuchen Sie es mit einer Batterie und schreiben Sie das Ergebnis in die Kommentare.
