Как сделать электромагнит в домашних условиях. Электромагниты Простейший электромагнит своими руками

Все в детстве любили играть магнитам: либо притягивая их друг к другу, либо отталкивая, а также примагничивая различные металлические объекты, катая их через препятствия. Но это был магнит, и это было детство. Становясь взрослыми, мы меняем потребности и интересы, но в любой момент может возникнуть необходимость в электромагните, которого просто нет под руками. В данной статье попробуем разобраться в том, как сделать электромагнит из подручных средств.

Что такое электромагнит?

В общем, под магнитом понимается некий объект, который формирует магнитное поле. А электромагнит - это устройство, которое выполняет те же самые функции, что и простой магнит, но за счет уже электрического тока. Другими словами, без электричества подобное устройство работать не будет.

Что понадобится?

Для самостоятельного изготовления подобного устройства понадобятся:

1. Гвоздь.
2. Катушка с медной проволокой средних размеров.
3. Выключатель.
4. Блок питания.
5. Паяльник.
6. Ножницы.

Какой должен быть гвоздь?

Если все компоненты есть в наличии и принято однозначное решение о том, что стоит опробовать на практике, как сделать электромагнит в домашних условиях, то первым делом определяемся с "сердцем" всей конструкции - с гвоздем. Если возник вопрос о выборе именно гвоздя, а не, допустим, болта, то такой выбор связан с его геометрическими формами: он круглый и ровный. Форма стержня будущего электромагнита не должна быть кривой и, тем более, квадратной. Также следует учитывать, что длина гвоздя должна быть достаточной для намотки проволоки, например, 120 мм.

Как сделать катушку?

И вот гвоздь подобран, а это означает, что теперь необходимо намотать на него проволоку. Как сделать электромагнит из обычного гвоздя и медной проволоки? Очень легко. Главное - наматывать проволоку плотно, рядами, прилегающими друг к другу (сделать это необходимо, как минимум, в 4 слоя). Данную операцию следует выполнять достаточно осторожно, чтобы не допустить разрыва, не то такой электромагнит работать не будет.

Как подключить?

Устройство работает от электроэнергии, поэтому получившуюся конструкцию необходимо подключить к На первом этапе мы определились, что наше магнитное устройство будет работать от блока питания, но, с другой стороны, его можно сделать портативным, если использовать батарейку. Итак, давайте рассмотрим последний этап того, как сделать электромагнит. Катушка готова и у неё остались два свободных конца медной проволоки. Их необходимо подключить к источнику электроэнергии, а лучше припаять, чтобы лучше зафиксировать контакт. Также для удобства обращения с ним можно установить выключатель, который позволит его включать только по мере необходимости.

Как работает?

Принцип действия созданного устройства очень прост. На катушку, состоящую из стержня и медной проволоки, подается энергия, в результате чего катушка намагничивается. Все очень просто! И вы теперь знаете, как сделать электромагнит самостоятельно. Такие знания непременно пригодятся!

Как сделать мощный электромагнит?

Если требуется сделать устройство намного мощнее, чем получилось, то для этого необходимо увеличить катушку. Это достигается за счет увеличения количества витков и количества слоев.

Независимо от того, для чего человеку понадобился магнит, его легко можно сделать в домашних условиях. Когда под рукой такая штука, с ее помощью можно не только позабавиться, поднимая со стола различные мелкие железяки, но и подыскать ей полезное применение, например, найти оброненную на ковер иголку. Из этой статьи вы узнаете, как легко можно сделать электромагнит своими руками в домашних условиях.

Немного физики

Как мы помним (или не помним) из уроков физики, для того, чтобы преобразовать электрический ток в магнитное поле, нужно создать индукцию. Индуктивность создается при помощи обычной катушки, внутри которой это поле возникает и передается на стальной сердечник, вокруг которого совершена обмотка катушки.

Таким образом, в зависимости от полярности, один конец сердечника будет излучать поле со знаком «минус», а противоположное - со знаком «плюс». Но на визуальные магнетические способности полярность ни коим образом не влияет. Итак, когда с физикой покончено, можно приступить к решительным действиям по созданию простейшего электромагнита своими руками.

Материалы для изготовления самого простого магнита

В первую очередь нам потребуется любая катушка индуктивности с намотанным на сердечник медным проводом. Это может быть обычный трансформатор из любого блока питания. Отличным средством для создания электромагнитов является обмотка вокруг зауженной тыльной части кинескопов старых мониторов или телевизоров. Нити проводников в трансформаторах защищены изоляцией, состоящей из почти невидимого слоя специального лака, препятствующего прохождению электрического тока, что нам как раз и нужно. Помимо указанных проводников, для создания электромагнита своими руками также нужно приготовить:

1. Обычную батарейку на полтора Вольта.
2. Скотч или изоленту.
3. Острый ножик.
4. Гвоздь сотку.

Процесс изготовления простейшего магнита

Начинаем с изъятия проводов из трансформатора. Как правило, его середина находится внутри стального обрамления. Можно, сняв поверхностную изоляцию на катушке, просто разматывать провод, протаскивая его между рамами и катушкой. Поскольку нам не понадобится много провода, этот способ здесь самый приемлемый. Когда мы высвободили достаточное количество провода, делаем следующее:

1. Наматываем изъятый из катушки трансформатора провод вокруг гвоздя, который будет служить нашему электромагниту стальным сердечником. Витки желательно делать как можно чаще, плотно прижимая их друг к другу. Не забываем на начальном витке оставить длинный конец провода, посредством которого наш электромагнит будет запитываться к одному из полюсов батарейки.
2. Когда дошли до противоположного конца гвоздя, также оставляем длинный проводник для запитки. Излишки провода обрезаем ножом. Чтобы спираль, намотанная нами, не распускалась, можно обмотать ее скотчем или изолентой.
3. Зачищаем оба конца провода, идущего от гвоздя с намоткой, от изоляционного лака ножиком.
4. Один конец зачищенного проводника прислоняем к плюсу батарейки и прихватываем его скотчем или изолентой так, чтобы контакт хорошо сохранялся.
5. Другой конец тем же способом приматываем к минусу.

Электромагнит готов к работе. Разбросав по столу металлические скрепки или кнопки, можно проверить его работоспособность.

Как изготовить более мощный магнит?

Как своими руками сделать электромагнит с более мощными магнетическими свойствами? На силу магнетизма влияет несколько факторов, и самым главным из них является мощность электрического тока батареи, которую мы используем. Например, изготовив электромагнит из квадратной батарейки на 4,5 вольт, силу его магнитных свойств увеличим втрое. 9-вольтовая крона даст еще более мощный эффект.

Но не стоит забывать, что, чем сильнее электрический ток, тем больше потребуется витков, поскольку сопротивление при малом количестве витков будет слишком сильным, что приведет к сильному нагреву проводников. При сильном их нагреве изоляционный лак может начать плавиться, витки начнут коротить друг на друга или на стальной сердечник. И то, и другое рано или поздно приведет к короткому замыканию.

Также сила магнетизма зависит от количества витков вокруг сердечника магнита. Чем их будет больше, тем сильнее будет поле индукции, и тем сильнее будет магнит.

Изготавливаем более мощный магнит

Попробуем изготовить своими руками электромагнит на 12 вольт. Питаться он будет от сетевого блока питания на 12 вольт или от 12-вольтового автомобильного аккумулятора. Для его изготовления нам понадобится гораздо большее количество медного проводника, а потому следует изначально извлечь из заготовленного трансформатора внутреннюю катушку с медным проводом. Болгарка - самое отличное средство для ее извлечения.

Что нам понадобится для изготовления:

• Стальная подкова от большого навесного замка, которая послужит нам сердечником. В данном случае примагничивать железяки можно будет обоими его концами, что еще более увеличит подъемную способность магнита.
• Катушка с медным проводом в лакированной изоляции.
• Изолента.
• Ненужный блок питания на 12 вольт или автомобильный аккумулятор.

Процесс изготовления мощного 12-вольтового магнита

Конечно, в роли сердечника можно использовать и любой другой массивный стальной штырь. Но подкова от старого замка подойдет как нельзя лучше. Ее изгиб будет служить в качестве своеобразной ручки, если мы начнем поднимать грузы, обладающие внушительным весом. Итак, в данном случае процесс изготовления электромагнита своими руками следующий:

1. Наматываем проволоку из трансформатора вокруг одной из подков. Витки кладем как можно плотнее. Изгиб подковы будет немного мешать, но ничего страшного. Когда заканчивается длина стороны подковы, укладываем витки в противоположную сторону, поверх первого ряда витков. Делаем, в общей сложности, 500 витков.
2. Когда обмотка одной половины подковы готова, обматываем ее одним слоем изоленты. Изначальный конец провода, предназначенного для подпитки от источника тока, выводим в верхнюю часть будущей ручки. Обматываем нашу катушку на подкове еще одним слоем изоленты. Другой конец проводника приматываем к изгибающейся сердцевине ручки и на другой стороне делаем еще одну катушку.
3. Наматываем проволоку на противоположную сторону подковы. Делаем все так же, как и в случае с первой стороной. Когда 500 витков уложено, так же выводим конец провода для запитки от энергоисточника. Кому непонятно, порядок действий хорошо показан в этом видео.

Заключительная стадия изготовления электромагнита своими руками - подпитка к энергоисточнику. Если это аккумулятор, наращиваем концы зачищенных проводников нашего электромагнита при помощи дополнительных проводов, которые подсоединяем к клеммам аккумулятора. Если это блок питания, отрезаем штекер, идущий на потребитель, зачищаем провода и к каждому прикручиваем по проводу от электромагнита. Изолируем изолентой. Включаем блок питания в розетку. Поздравляем. Вы сделали своими руками мощный электромагнит на 12 вольт, который в состоянии поднимать грузы свыше 5 кг.

Электромагнит, в отличие от постоянного магнита, приобретает свои свойства только под воздействием электрического тока. С его помощью он меняет силу притяжения, направление полюсов и некоторые другие характеристики.

Некоторые увлеченные механикой люди самостоятельно делают электромагниты, чтобы использовать их в самодельных установках, механизмах и разнообразных конструкциях. Сделать электромагнит своими руками несложно. Используются простые приспособления и подручные материалы.

Самый простой набор для изготовления электромагнита

• Один железный гвоздь 13-15 см. в длину или иной металлический предмет, который и станет сердечником электромагнита.
• Около 3 метров изолированной медной проволоки.
• Источник электропитания — аккумуляторная батарея или генератор.
• Небольшие провода для контакта провода с батарейкой.
• Изолирующие материалы.

Если вы используете более крупную металлическую заготовку для создания магнита, то количество медной проволоки должно пропорционально увеличиваться. Иначе магнитное поле получится слишком слабым. Сколько именно понадобится обмотки, точно ответить нельзя. Обычно мастера выясняют это экспериментальным путем, увеличивая и уменьшая количество проволоки, параллельно измеряя изменения магнитного поля. Из-за избытка проволоки сила магнитного поля тоже становится меньше.

Пошаговая инструкция

Зачищаем концы медного провода

Очистите от изоляции концы медного провода, который будете наматывать на сердечник. Достаточно 2-3 см. Они понадобятся, чтобы соединить медную проволоку с обычной, которая в свою очередь будет подключаться к источнику питания.

Наматываем медный провод вокруг гвоздя

Вокруг гвоздя или другого сердечника аккуратно намотайте медный провод так, чтобы витки были расположены параллельно друг к другу. Делать это необходимо только в одном направлении. От этого зависит расположение полюсов будущего магнита. Если вы захотите изменить их расположение, то можно просто перемотать проволоку в другом направлении. Не выполнив этого условия, вы добьетесь того, что магнитные поля различных секций будут воздействовать друг на друга, из-за чего сила магнита будет минимальной.

Подсоединяем провод к батарейке

Концы очищенного медного провода соедините с двумя заранее подготовленными обычными проводками. Соединение заизолируйте, а один конец проводка подключите к клемме положительного заряда на аккумуляторе, а другой — на противоположный конец. Причем неважно, какой проводок к какому концу будет подключен — это не отразится на эксплуатационных возможностях электромагнита. Если все сделано правильно, то магнит сразу же начнет работать! Если у аккумулятора есть реверсивный способ подключения, то вы сможете изменить направление полюсов.

Электромагнит работает!

Как повысить силу магнитного поля

Подключили мощный источник питания - магнит стал мощнее

Однажды, в очередной раз, перелистывая книгу, которую нашел у мусорного бачка, обратил внимание на простой, приблизительный расчет электромагнитов. Титульный лист книги показан на фото1.

Вообще их расчет это сложный процесс, но для радиолюбителей, расчет, приведенный в этой книге, вполне подойдет. Электромагнит применяется во многих электротехнических приборах. Он представляет собой катушку из проволоки, намотанной на железный сердечник, форма которого может быть различной. Железный сердечник является одной частью магнитопровода, а другой частью, с помощью которой замыкается путь магнитных силовых линий, служит якорь. Магнитная цепь характеризуется величиной магнитной индукции - В, которая зависит от напряженности поля и магнитной проницаемости материала. Именно поэтому сердечники электромагнитов делают из железа, обладающего высокой магнитной проницаемостью. В свою очередь, от магнитной индукции зависит силовой поток, обозначаемый в формулах буквой Ф. Ф = В S - магнитная индукция — В умноженная на площадь поперечного сечения магнитопровода — S. Силовой поток зависит также от так называемой магнитодвижущей силы (Ем), которая определяется числом ампервитков на 1см длины пути силовых линий и может быть выражена формулой:
Ф = магнитодвижущая сила (Ем) магнитное сопротивление (Rм)
Здесь Ем = 1,3 I N, где N - число витков катушки, а I - сила текущего по катушке тока в амперах. Другая составляющая:
Rм = L/M S, где L — средняя длина пути силовых магнитных линий, М - магнитная проницаемость, a S - поперечное сечение магнитопровода. При конструировании электромагнитов весьма желательно получить большой силовой поток. Добиться этого можно, если уменьшить магнитное сопротивление. Для этого надо выбрать магнитопровод с наименьшей длиной пути силовых линий и с наибольшим поперечным сечением, а в качестве материала - железоматериал с большой магнитной проницаемостью. Другой путь увеличения силового потока путем увеличения ампервитков не является приемлемым, так как в целях экономии проволоки и питания следует стремиться к уменьшению ампервитков. Обычно расчеты электромагнитов делаются по специальным графикам. В целях упрощения в расчетах мы будем также пользоваться некоторыми выводами из графиков. Предположим, требуется определить ампервитки и силовой поток замкнутого железного магнитопровода, изображенного на рисунке 1,а и сделанного из железа самого низкого качества.

Рассматривая график (к сожалению я его в приложении не нашел) намагничивания железа, нетрудно убедиться, что наиболее выгодной является магнитная индукция в пределах от 10 000 до 14 000 силовых линий на 1 см2, что соответствует от 2 до 7 ампервиткам на 1 см. Для намотки катушек с наименьшим числом витков и более экономичных в смысле питания для расчетов надо принимать именно эту величину (10 000 силовых линий на 1 см2 при 2 ампервитках на 1 см длины). В этом случае расчет может быть произведен следующим образом. Так, при длине магнитопровода L =L1+L2 равной 20 см + 10 см = 30 см, потребуется 2×30=60 ампервитков.
Если диаметр D сердечника (Рис.1,в)примем равным 2 см, то его площадь будет равна: S = 3,14xD2/4 = 3,14 см2. 0тсюда возбуждаемый магнитный поток будет равен: Ф = B х S= 10000 x 3,14=31400 силовых линий. Можно приближенно вычислить и подъемную силу электромагнита (P). P = B2 S/25 1000000 = 12,4 кг. Для двухполюсного магнита этот результат следует удвоить. Следовательно, Р=24,8 кг = 25 кг. При определении подъемной силы необходимо помнить, что она зависит не только от длины магнитопровода, но и от площади соприкосновения якоря и сердечника. Поэтому якорь должен точно прилегать к полюсным наконечникам, иначе даже малейшие воздушные прослойки вызовут сильное уменьшение подъемной силы. Далее производится расчет катушки электромагнита. В нашем примере подъемная сила в 25 кг обеспечивается 60 ампервитками. Рассмотрим, какими средствами можно получить произведение N J = 60 ампервиткам.
Очевидно, этого можно добиться либо путем использования большого тока при малом количестве витков катушки, например 2 А и 30 витков, либо путем увеличения числа витков катушки при уменьшении тока, например 0,25 А и 240 витков. Таким образом, чтобы электромагнит имел подъемную силу в 25 кг, на его сердечник можно намотать и 30 витков и 240 витков, но при этом изменить величину питающего тока. Конечно, можно выбрать и другое соотношение. Однако изменение величины тока в больших пределах не всегда возможно, так как оно обязательно потребует изменения диаметра применяемой проволоки. Так, при кратковременной работе (несколько минут) для проводов диаметром до 1 мм допустимую плотность тока, при которой не происходит сильного перегревания провода, можно принять равной 5 а/мм2. В нашем примере проволока должна быть следующего сечения: для тока в 2 а - 0,4 мм2, а для тока в 0,25 а - 0,05 мм2, диаметр проволоки будет 0,7 мм или 0,2 мм соответственно. Каким же из этих проводов следует производить обмотку? С одной стороны, выбор диаметра провода может определяться имеющимся ассортиментом проволоки, с другой - возможностями источников питания, как по току, так и по напряжению. Действительно, две катушки, одна из которых изготовлена из толстой проволоки в 0,7 мм и с небольшим числом витков - 30, а другая - из проволоки в 0,2 мм и числом витков 240, будут иметь резко различное сопротивление. Зная диаметр проволоки и ее длину, можно легко определить сопротивление. Длина проволоки L равна, произведению общего числа витков на длину одного из них (среднюю): L = N x L1 где L1 - длина одного витка, равная 3,14 x D. В нашем примере D = 2 см, и L1 = 6,3 см. Следовательно, для первой катушки длина провода будет 30 x 6,3 = 190 см, сопротивление обмотки постоянному току будет примерно равно? 0,1 Ом, а для второй - 240 x 6,3 = 1 512 см, R ? 8,7 Ом. Пользуясь законом Ома, нетрудно вычислить необходимое напряжение. Так, для создания в обмотках тока в 2А необходимое напряжение равно 0,2В, а для тока в 0,25А - 2,2В.
Таков элементарный расчет электромагнитов. Конструируя электромагниты, надо не только производить указанный расчет, но и уметь выбрать материал для сердечника, его форму, продумать технологию изготовления. Удовлетворительными материалами для изготовления сердечников в кружках являются прутковое железо (круглое и полосовое) и различные. железные изделия: болты, проволока, гвозди, шурупы и т. д. Чтобы избежать больших потерь на токах Фуко, сердечники для приборов переменного тока необходимо собирать из изолированных друг от друга тонких листов железа или проволоки. Для придания железу «мягкости» его необходимо подвергать отжигу. Большое значение имеет и правильный выбор формы сердечника. Наиболее рациональные из них кольцевые и П-образные. Некоторые из распространенных сердечников показаны на рисунке 1.

А вы знаете, что магнит может быть не только постоянным, но и работающим от электрической энергии с возможностью включения и выключения магнитного поля? Так называемые электромагниты широко применяются в электротехнике. Подобный электромагнит вы можете сделать самостоятельно. Далее узнаете как сделать электромагнит в домашних условиях.

Как изготовить электромагнит подробно изложено в данной инструкции.

Предупреждение: чем больший ток будет проходить через провод самодельного электромагнита, тем сильнее провод будет нагреваться и это даже может вызвать возгорание. Для уменьшения нагрева, при создании электромагнита, используйте более толстый медный провод.

Материалы:

• Телефонный провод (или медный эмалированный кабель от трансформатора).
• Инструмент для зачистки кабеля.
• Ножницы.
• Плоскогубцы.
• Элемент питания типа «D» (или другой источник питания).
• Липкая лента или клей.
• Сердечник из черного металла, используйте стальной гвоздь или отрезок трубы.
• Маленькие железные предметы для тестирования (винты, гвозди и др.).
• Ваши руки.

Шаг 1: Саймон говорит: Зачищай!

Удалите наружную оболочку телефонного кабеля, не трогая при этом оболочку самих проводов. Для изготовления мощного плоского электромагнита своими руками достаточно 0,6-1,0 метра такого кабеля.

Зачистите концы провода (если у вас несколько коротких обрезков проводов, то скрутите их концы или спаяйте, чтобы получился один длинный провод, а затем заизолируйте соединения изоляционной лентой). Теперь необходимо зафиксировать один конец шнура на сердечнике.

Приклейте конец провода к сердечнику с помощью клея или липкой ленты.

Начинайте наматывать кабель, как показано на видео ниже.

Файлы

Шаг 2: Завершаем намотку

После того, как вы намотаете катушку на сердечник (витки мотайте только в одном направлении, иначе в магните будут создаваться противоположные магнитные поля, которые будут взаимно гасить друг друга), завяжите или приклейте второй конец к катушке; вы также можете обернуть катушку липкой лентой.

Примечание: не оборачивайте липкой лентой полностью весь сердечник, иначе он будет хуже магнитить.

Пришло время проверить работу вашего электромагнита.

Поставьте элемент питания минусовым контактом на один конец провода, а другой конец держите в руке. Теперь прикоснитесь проводом, который вы держите, к верхнему, плюсовому контакту батарейки. Пододвиньте какую-нибудь железяку к металлическому сердечнику. Вы можете почувствовать (а может и нет), притяжение детали к сердечнику электромагнита. Магнитная сила притяжения зависит от силы тока, проходящей через электромагнит и количества витков катушки. Прикоснитесь железной деталью, и она прилипнет к нему.

См. видео ниже.

Файлы

Шаг 3: Увеличиваем силу электромагнитного поля и монтируем ручку

Чтобы увеличить силу магнитного поля, нужно увеличить количество витков электромагнита. После того, как вы намотаете первый ряд провода, оберните ряд липкой лентой и намотайте еще один поверх ленты. Убедитесь в том, что вы продолжаете намотку катушки все в том-же направлении. Вы можете намотать столько слоев, сколько захотите, но имейте ввиду, что чем дальше от сердечника находится слой, тем ниже его КПД.

Примечание: вышесказанное означает, что магнитное поле самого магнита будет увеличиваться (суммироваться) при увеличении числа слоев катушки, но магнитное поле каждого отдельно взятого слоя будет уменьшаться, при отдалении его от сердечника.

Чтобы сделать ручку:

1. Зафиксируйте оба конца провода на задней части сердечника.
2. Примотайте изолентой концы к сердечнику, чтобы они не разошлись.
3. Наденьте на заднюю часть кусок трубки из немагнитного материала. Трубка должна плотно надеваться на сердечник.
4. Примотайте изолентой трубку, чтобы она не соскочила.

Примечание: при высокой силе тока и сильном нагреве, включайте электромагнит на короткий период; при невысокой силе тока – электромагнит можно использовать в течение длительного времени.