Как сделать мощное магнитное поле в виде ковра

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 05.10.2024

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.

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.

Преимущества использования электромагнитов

Главным преимуществом электрического магнита перед постоянным источником магнитного поля заключается в том, что он приводится в рабочее состояние под воздействием электрического тока. То есть, когда нужно оказать магнитное влияние на определённую часть пространства, ток включают. Это позволяет обеспечивать ритмичную работу ЭМ, что с успехом применяется в разных видах электро оборудования, приборов и устройств.

Электромагнит можно обнаружить в электрических счётчиках, сепараторных установках, трансформаторах, теле,- и аудиотехнике и других устройствах.

Мощные магниты установлены на мостовых кранах в цехах металлургических заводов и лебёдках предприятий по сбору металлолома.

Грузоподъёмные электромагниты

Одно из первых применений ЭМ – это динамики. Звуковое устройство в своей основе имеет электромагнит, который заставляет колебаться мембрану в звуковом диапазоне.

ЭМ используются в металлоискателях для обнаружения металлосодержащих предметов под землёй, в воде и различных массивах.

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:

Обычную батарейку на полтора Вольта.
Скотч или изоленту.
Острый ножик.
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:

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.
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.
Зачищаем оба конца провода, идущего от гвоздя с намоткой, от изоляционного лака ножиком.
Один конец зачищенного проводника прислоняем к плюсу батарейки и прихватываем его скотчем или изолентой так, чтобы контакт хорошо сохранялся.
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.

Сверхпроводящий электромагнит

Сверхпроводимостью считают свойство материалов с сопротивлением, близким к нулю. Электромагниты с практически нулевым показателем сопротивления обладают сверхмощным магнитным полем. Сила магнитного воздействия может заставить парить в пространстве такие диамагнетики, как кусочки свинца и органические объекты.

Как было замечено физиками, металлы приобретают свойство сверхпроводимости при сверхнизкой температуре. Чтобы получить эффект сверхпроводимости, обмотки ЭМ помещают в сосуд Дьюара с жидким гелием, который снабжён клапаном для сброса паров вещества. Сверхпроводящие магниты применяют в медицинском оборудовании – аппаратах МРТ (магнитный резонансный томограф). В экспериментальных поездах на воздушной подушке применяются сверхпроводящие магниты.

Сверхпроводящий 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.
Нож.
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:

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.
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.
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.

Примеры использования ЭМ

В качестве примеров применения электромагнитов можно привести следующие приборы:

телевизоры;
трансформаторы;
пусковые устройства автомобилей.

Телевизоры

Современные жилища, как правило, заполнены различными электроприборами. Находясь вблизи телеприёмника, они могут воздействовать магнитной индукцией на экран телевизора (ТВ). В ТВ уже существует встроенная защита от намагничивания экрана. Если на поле дисплея появились разноцветные пятна, то надо выключить прибор на 10-20 минут. Встроенная защита уберёт намагниченность экрана.

В некоторых случаях этот способ не оказывает нужную помощь. Тогда применяют специальный электромагнит, который называют дросселем. Это своеобразная катушка индукции. Прибор подключают к розетке бытовой электросети и проводят им вдоль и поперёк экрана. В результате наведённые магнитные поля поглощаются дросселем.

Трансформаторы

Конструкция трансформаторов очень схожа со строением электромагнитов. И там, и там есть обмотки и сердечники. Отличие трансформатора от ЭМ состоит в том, что у первого магнитопровод имеет замкнутую форму. Поэтому суммированная магнитная сила обнуляется встречными магнитными потоками.

Пусковое устройство автомобиля

Стартер автомобиля работает как пусковое устройство двигателя. Он включается на время заводки мотора. Временная передача стартового усилия на коленвал двигателя обеспечивается втягивающим электромагнитом.

При повороте ключа в замке зажигания ЭМ втягивает шестерню в зубцы коленвала. Во время контакта электродвигатель стартера проворачивает мотор до возникновения цикла сгорания топлива в цилиндрах мотора. Затем тяговое реле отключает электромагнит, и шестерня стартера возвращается в исходное положение. После чего автомобиль может двигаться.

Стартер с тяговым реле

Электромагниты настолько плотно вошли в сферу деятельности человека, что существование без них немыслимо. Нехитрые устройства можно встретить повсеместно. Знание принципа их действия позволит домашнему мастеру справляться с мелким ремонтом бытовых электротехнических устройств.

Группа исследователей из разных стран, в том числе физики из российского МИФИ, предложили новый способ использования лазеров для генерации суперсильных магнитных полей. Эти поля по своей мощности на порядок превосходят те, что мы способны произвести на нашей планете. Они могут стать ключом к использованию чистой энергии ядерного синтеза и моделированию астрофизических процессов в лаборатории.

Сильнее любого магнитного поля на Земле.

Исследователи предложили новый способ использования лазеров для генерации магнитных полей, которые по своей мощности на порядок превосходят те, что мы на сегодняшний день способны произвести на нашей планете.

В природе подобные суперсильные поля существуют только в космическом пространстве, и они могут быть ключом к использованию чистой энергии ядерного синтеза и моделированию астрофизических процессов в лабораторных условиях.

Идея захватывающая, однако до сих пор в качестве доказательств жизнеспособности данной технологии физики использовали лишь теоретические расчеты, и экспериментально она пока не подтверждена, на что имеется уважительная причина: на данный момент мы не располагаем достаточно мощными лазерами, чтобы ее проверить.

Между тем на бумаге замысел работает благодаря так называемому эффекту Фарадея, который является результатом необычного взаимодействия между светом и магнитным полем.

Это довольно сложный процесс. Если говорить в общих чертах, эффект Фарадея связан с тем фактом, что при движении электромагнитной волны — такой, как видимый свет — через немагнитную среду ее плоскость поляризации будет вращаться при наличии постоянного магнитного поля.

Если разбирать это явление немного подробнее, можно сказать, что, когда свет поляризован, это значит, что все световые волны вибрируют в одной плоскости. Но угол этой плоскости может вращаться.

А благодаря эффекту Фарадея при свете, проходящем через среду, плоскость поляризации будет вращаться в соответствии с постоянным магнитным полем.

Как все это связано с лазерами? Ну, побочный результат эффекта Фарадея заключается в том, что, если вы начинаете воздействовать на поляризацию видимого света, проходящего через магнитную среду, она будет порождать магнитное поле.

Чем сильнее электромагнитная волна, тем выше производимое ею магнитное поле — так что, если вы используете действительно сильные лазеры, у вас должно возникнуть реально крутое поле.

Физики экспериментируют с этой идеей начиная с 1960-х годов, но причина, по которой она до сих пор не реализована, в том, что эффект Фарадея также требует наличия поглощения — того, что обычно происходит в ходе столкновения электронов.

После того как вы добьетесь определенной интенсивности лазера, электроны становятся ультрарелятивистскими, это означает, что они в своем огромном множестве сталкиваются реже и обычного поглощения в итоге не происходит.

По этой причине исследователи предположили, что лазер, достаточно мощный, чтобы создать суперсильное магнитное поле, также будет останавливать процесс абсорбции, что в свою очередь сведет на нет эффект Фарадея.

Однако недавно исследователи из России, Италии и Германии выдвинули гипотезу о том, что при очень высокой интенсивности лазерных волн поглощение может осуществляться не за счет столкновения электронов, но благодаря радиационному трению.

А этот особый тип трения, по крайней мере на бумаге, может привести к генерации суперсильного магнитного поля.

По расчетам команды ученых, достаточно мощный лазер будет способен производить поля с магнитной индукцией в несколько гигагаусс (гаусс (Гс) является единицей измерения магнитных полей).

Для сравнения: гигагаусс — это 10 9 Гс, или 1 000 000 000 Гс. Магнитное поле сумасшедшей силы, создаваемое магнитно-резонансным томографом, может достичь только 70 000 Гс, в то время как поверхность нейтронной звезды составляет около 1012 Гс.

Магнитные поля, которые мы можем создавать сегодня в лаборатории, достигают предела 108 Гс, с их помощью удается эффективно контролировать ядерный синтез в течение длительных периодов времени — то, где эта новая технология может особенно пригодиться.

Она также позволит ученым в лаборатории воссоздать невероятно сильные магнитные условия космического пространства.

Хорошая новость в том, что в рамках европейского проекта Extreme Light Infrastructure три лазера уже находятся на стадии разработки в Чехии, Румынии и Венгрии, так что прогресс налицо.

Неодимовым магнитом является магнитный элемент, который состоит из неодимового редкоземельного борного и железного материала. Обладает кристаллической структурой, тетрагональной формой и формулой Nd2Fe14B.

Неодимовый магнит как самый распространенный вид

Впервые был создан организацией General Motors в 1982 году. Является самым сильным постоянным магнитным элементом, величина мощности которого в несколько раз больше обычного. Оснащен большой магнитной индукцией в 12 400 гаусс.

Обратите внимание! Это хрупкий сплав, имеющий формулу NdFeB, а также жесткий никелированный защитный слой и соответствующий класс. Пользуется большой популярностью и выпускается в разной форме.

Полное определение материала

Использование выключателя

Для удобства использования предлагаем слегка усовершенствовать полученную схему. К указанному выше перечню следует добавить еще два элемента. Первый из них – третий провод в ПВХ изоляции. Второй – выключатель любого типа (клавишный, кнопочный и т.д.).

Таким образом, схема подключения электромагнита будет выглядеть так:

первый провод соединяет один контакт батарейки с контактом выключателя;
второй провод соединяет второй контакт выключателя с одним из контактов провода электромагнита;

третий провод замыкает цепь, соединяя второй контакт электромагнита с оставшимся контактом батарейки.

Используя выключатель, включение и отключение электромагнита будет осуществляться значительно удобнее.

Преимущества

Самый распространенный неодимовый магнит — тот, который имеет сплав железного оксида, обладающий хорошей термостойкостью, высокой магнитной проницаемостью и низкой себестоимостью. Оснащен цветовой маркировкой, высокой коэрцитивной силой, мощным магнитным полем, удерживающим предметы на весу, компактным размером, малым весом, доступностью и широкой областью применения. Имеет большой срок службы.

Если обычный магнит работает на протяжении 10 лет и может размагничиваться, то неодимовый через 100 лет не утрачивает свои свойства. Еще одно преимущество заключается в форме. Подобное изделие обладает формой подковы. Она дает большой срок службы прибору. Что касается стоимости, это — дорогие изделия, однако стоимость оправдывается с помощью превосходных эксплуатационных качеств и безупречной надежности.

Долговечность работы как одно из преимуществ

Стоит указать, что сила, заключенная в неодимовых магнитах, еще одно их преимущество. Она высокая и найти конкурентную ей нереально. Это рекордный вид показателя, повышение которого невозможно. Сила образуется при изготовлении. Намагничивание происходит после формирование сплава. Благодаря существующим технологиям намагничивается сплав таким образом, что магнит имеет невероятно высокую мощность и этот показатель достигает рекорда.

Вам это будет интересно Особенности статического электричества

Обратите внимание! Мощность — относительное обывательское понятие. Сила стабильная, но измеряется она при помощи приборов. При этом показания зависят от того, какая толщина у поверхности и чистота. Некоторое влияние способен оказывать угол отрыва.

Сила как одно из преимуществ

Срок службы

Срок работы оборудование, если будет надлежащее использование, равен 30 лет. Из-за неосторожного обращения, прибор может быть испорчен. Дело в отсутствии гибкости, а также в ломкости и потрескивании в момент большой нагрузки. Из-за падения, удара или снижения сцепных свойств снижается срок службы оборудования. По этой причине необходимо избежание падений с использованием соприкасающихся в движениях деталей.

Еще одним крайне важным моментом является безвозвратная потеря магнитных свойств из-за нагревания. Поэтому шлифовка с резкой или сверлением снижает цепную силу и может возгораться сплав. Если же хранение с эксплуатацией организовано правильно, то намагниченность сохраняется на протяжении 10 лет.

Продолжительный срок службы

Способы размагничивания металла

Существует несколько способов размагничивания металлических конструкций. Устройства применяются в зависимости от частоты использования, назначения и мощности. Перед тем, как размагнитить металл в домашних условиях, необходимо разобраться со существующими конструкциями.

Обычный магнит крупного размера, над ним проводится инструмент при минимальном расстоянии, на грани с процессом притягивания. Магнит можно извлечь из старого динамика, большинство из которых круглой формы. Процесс производится при удалении изделия от конструкции, расшатывая его, чем дальше инструмент от конструкции, тем меньше амплитуда. Расположение оси, на которой отсутствует магнитное поле, зависит от конструкции изделия.
Более частое использование потребует прибора, эксплуатируемого при домашних условиях от электросети. Изготовить прибор возможно в домашних условиях или приобрести на торговых рядах радиодеталей. Основная составляющая – катушка с намотанной проволокой, подключенная к трансформатору. Подача переменного тока позволяет размагнитить элемент, постоянного – наоборот.

Снятие намагничивания магнитометром

Существует множество вариаций, комплектов для размагничивания металлов на производстве.

Туннельные устройства включают в себя катушку, имеющую отверстие, подключенную к сети.

Размер отверстия может быть различным, зависит от назначения и габаритов обрабатываемых деталей. Многополосные магниты, приводимые движением, вращение которых происходит с регулировкой скорости, воздействие и изменение амплитуды производится путем отвода детали от корпуса.

Электромагниты работают от сети 220 или 380 вольт, позволяют размагнитить элемент отводом на определенное время. Контейнерные механизмы позволяют установить изделие к устройству, в котором автоматически создается необходимая среда.

Конструкция

Отвечая на вопрос, из чего сделан неодимовый магнит, можно указать, что это редкоземельный элемент, который содержит атом с лантанидом или актинидом. В классическом составе может еще находится присадка. Она используется, чтобы увеличить силу с выносливостью и стойкостью к большим температурам. Бор используется в малом количестве, железо — связующий элемент. Благодаря такому составу получается большая сцепная сила. При соединении нескольких ферритовых колец, можно руками разъединить их. Что же касается неодимовых магнитов, этого сделать нельзя.

Состав магнитного материала

Делаем магниты на холодильник (и не только) из подручных, бросовых и природных материалов

Магниты на холодильнике радуют глаз и сохраняют на виду наши списки, фотографии, открытки, визитки и купоны. Делать их своими руками для себя или в подарок очень интересно и легко. Ведь если подумать, то для изготовления магнитных поделок можно использовать почти все, что есть под рукой, достаточно включить фантазию, запастись клеем и мини-магнитами. В этой статье мы представили 70 вдохновляющих фото-идей, а также 5 пошаговых уроков, как сделать классные магниты на холодильник (и не только) из подручных, природных и даже бросовых материалов.

Как намагничивают неодимовые магниты

Намагничивание неодимовых магнитов происходит путем взаимодействия ионового брома, железа и неодима мощного магнитного поля. Благодаря подобным действиям получается элемент, который имеет высокую коэрцитивную силу и высокую мощность сцепления. Также он обладает крайне продолжительным сроком службы в быту.

Намагничивание неодимовых материалов

Как использовать

Неодимовый магнитный элемент самый сильный, превышающий аналоги, которые основаны на редкоземельном металле. Помимо этого, неодим способен значительно надолго сохранять намагниченную структуру. Использовать подобное оборудование можно в разных сферах. К примеру, его применяют при изготовлении накладных наушников с ветрогенераторами, мотор-колесами и скутерами.

Вам это будет интересно Особенности индуктивного сопротивления

Обратите внимание! Магниты активно используются в промышленной, бытовой, медицинской сфере. Также их применяют, чтобы проводить поисковые работы металлоискателем. Нередко их можно найти в сантехнике или сувенирах.

Из конкретных примеров можно назвать применение магнита при разработке медицинских приборов, магнитной обработки воды, создании масловых и технологичных фильтров, формировании исполнительных механизмов с высокочувствительными датчиками. Кроме того, они нужны, чтобы производилась одежда с чехлом и обувью, создавались рекламные, информационные и навигационные материалы.

Сфера применения материала

В целом, неодим — самый мощный постоянный магнитный материал, который обладает высокой стойкостью к размагничиванию, мощностью притяжения и металлическим внешним видом. Имеет большой срок службы, состоит из бора, железа и металла лантаноидной группы.

Изготовление простого электромагнита

Простейший электромагнит, вполне пригодный для решения небольшого спектра практических бытовых задач может быть изготовлен своими руками без использования катушки.

Для работы приготовьте следующие материалы:

стальной стержень диаметром 5-8 миллиметров или гвоздь на 100;
провод медный в лаковой изоляции диаметром 0,1-0,3 миллиметра;
два куска по 20 сантиметров медного провода в ПВХ изоляции;
изоляционную ленту;
источник электричества (батарейка, аккумулятор и пр.).

Из инструментов приготовьте ножницы или кусачки (бокорезы) для резки проводов, пассатижи, зажигалку.

Первый этап – намотка электропровода. Непосредственно на стальной сердечник (гвоздь) намотайте несколько сотен витков тонкого провода. Вручную этот процесс осуществлять достаточно долго. Воспользуйтесь простейшим приспособлением для намотки. Зажмите гвоздь в патрон шуруповерта или электродрели, включите инструмент и, направляя провод, выполните его намотку. К концам намотанного провода примотайте куски провода большего диаметра и заизолируйте места контакта с помощью изоляционной ленты.

При эксплуатации магнита остается лишь подключить свободные концы проводов к полюсам источника тока. Распределение полярности подключения не оказывает влияния на работу приспособления.

Компрессионные силы сжимают монету внутрь, уменьшая её диаметр и одновременно делая её толще. Весь процесс занимает меньше, чем мгновении ока – около 25 миллионных долей секунды. В результате быстрой механической деформации и резистивного нагрева монета чрезвычайно раскаляется. Но после сжатия она сохраняет все отпечатанные на ней изображения и легко опознаётся.

Когда катушка распадается, остаточная электрическая энергия рассеивается в виде яркого бело-голубого плазменного шара и ударной волны. По этой причине монеты уменьшаются по одной за раз. Уменьшение каждой монеты требует ручного создания очень точной катушки, которая в процессе будет разрушена.

Читайте также: