Как сделать руку магнитную
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 04.10.2024
Как сделать электромагнит в домашних условиях
Любая однослойная или многослойная катушка из изолированной проволоки — соленоид — при пропускании по ней тока приобретает свойства магнита. Силу такого магнита при данном токе можно значительно увеличить, снабдив соленоид железной арматурой. Полученная система называется электромагнитом.
Делая отдельные части арматуры подвижными относительно других, получаем механизм, который может производить механическую работу при включении в его обмотку тока.
По конструкции электромагниты можно объединить в четыре основных группы:
с внешним якорем,
с поворотным якорем,
электромагниты для создания магнитных полей.
Электромагнит – искусственный магнит, у которого магнитное поле возникает и концентрируется в ферромагнитном сердечнике в результате прохождения электрического тока по охватывающей его обмотке, т.е. при пропускании тока через катушку помещенный внутри нее сердечник приобретает свойства естественного магнита.
Область применения электромагнитов очень обширна. Их используют в электрических машинах и аппаратах, в устройствах автоматики, в медицине, в различного рода научных исследованиях. Наиболее часто электромагниты и соленоиды используются для перемещения каких-то механизмов, а на производствах для подъёма груза.
Так, например, грузоподъемный электромагнит является очень удобным, производительным и экономичным механизмом: для закрепления и освобождения транспортируемого груза не требуется обслуживающий персонал. Достаточно положить электромагнит на перемещаемый груз и включить электрический ток в катушку электромагнита и груз притянется к электромагниту, а для освобождения от груза необходимо лишь отключить ток.
Все типы электромагнитов применяют как для постоянного, так и для однофазного переменного тока, с той лишь разницей, что при переменном токе все железные части делают, для уменьшения потерь на токи Фуко, из листового железа, тогда как для постоянного тока их в большинстве случаев делают из сплошного железа.
Конструкция электромагнита легка для повторения и в сущности не представляет собой ничего кроме сердечника и катушки из проводника. В этой статье мы ответим на вопрос как сделать электромагнит своими руками.
Как работает электромагнит (теория)
Если по проводнику протекает электрический ток, то вокруг этого проводника образуется магнитное поле. Так как ток может течь только тогда, когда цепь замкнута, то проводник должен представлять собой замкнутый контур, как, например, круг, который является простейшим замкнутым контуром.
Раньше проводником, свернутым в круг, часто пользовались для наблюдения действия тока на магнитную стрелку, помещенную в его центре. В этом случае стрелка находится на равном расстоянии от всех частей проводника, благодаря чему легче можно наблюдать действие тока на магнит.
Чтобы усилить действие электрического тока на магнит, можно прежде всего увеличить ток. Однако, если обогнуть проводник, по которому протекает какой-то ток, два раза вокруг охватываемого им контура, то действие тока на магнит удвоится.
Таким образом можно во много раз увеличить это действие, огибая проводник соответствующее число раз вокруг данного контура. Получающееся при этом проводящее тело, состоящее из отдельных витков, число которых может быть произвольным, называется катушкой.
Вспомним курс школьной физики, а именно о том, что при протекании электрического тока через проводник возникает магнитное поле. Если проводник свернуть в катушку линии магнитной индукции всех витков сложатся, и результирующее магнитное поле будет сильнее чем для одиночного проводника.
Магнитное поле, порожденное электрическим током в принципе не имеет существенных отличий по сравнению с магнитным если вернуться к электромагнитам, то формула его тяговой силы выглядит так:
где F – сила тяги, кГ (сила измеряется также в ньютонах, 1 кГ =9,81 Н, или 1 Н =0,102 кГ); B – индукция, Тл; S – площадь сечения электромагнита, м2.
То есть сила тяги электромагнита зависит от магнитной индукции, рассмотрим её формулу:
Здесь U0 – магнитная постоянная (12.5*107 Гн/м), U – магнитная проницаемость среды, N/L – число витков на единицу длины соленоида, I – сила тока.
Отсюда следует, что сила с которой магнит притягивает что-либо зависит от силы тока, количества витков и магнитной проницаемости среды. Если в катушке нет сердечника – средой является воздух.
Ниже приведена таблица относительных магнитных проницаемостей для разных сред. Мы видим, что у воздуха она равна 1, а у других материалов в десятки и даже сотни раз больше.
Это и есть усредненное значение для трансформаторной стали. Она отличается от обычной как раз-таки содержанием кремниями. На практике её относительная магнитная проницаемость зависит от приложенного поля, но не будем углубляться в подробности. Что даёт сердечник в катушке? Сердечник из электротехнической стали усилит магнитное поле катушки примерно в 7000-7500 раз!
Всё что нужно запомнить для начала – это то, что от материала сердечника внутри катушки зависит магнитная индукция, а от неё зависит сила с которой будет тянуть электромагнит.
Практика
Одним из наиболее популярных опытов, которые проводят для демонстрации возникновения магнитного поля вокруг проводника является опыт с металлической стружкой. Проводник накрывают листом бумаги и на него насыпают магнитную стружку, потом через проводник пропускают электрический ток, и стружка изменяет своё располагаясь каким-то образом на листе. Это уже почти электромагнит.
Но для электромагнита просто притягивать металлические стружки недостаточно. Поэтому нужно его усилить, исходя из вышесказанного – нужно сделать катушку, намотанную на металлический сердечник. Простейшим примером – будет изолированный медный провод, намотанный на гвоздь или болт.
Такой электромагнит способен притягивать разные булавки, скрепи и тому подобное.
В качестве провода можно использовать либо любой провод в ПВХ или другой изоляции, либо медный провод в лаковой изоляции типа ПЭЛ или ПЭВ, которые используются для обмоток трансформаторов, динамиков, двигателей и прочее. Найти его можно либо новый в катушках, либо смотать с тех же трансформаторов.
10 Нюансов изготовления электромагнитов простыми словами:
1. Изоляция по всей длине проводника должна быть однородной и целой, чтобы не было межвитковых замыканий.
2. Намотка должна идти в одну сторону как на катушке с нитками, то есть нельзя изогнуть провод на 180 градусов и пойти в обратном направлении. Это связано с тем что результирующее магнитное поле будет равно алгебраической сумме полей каждого витка, если не вдаваться в подробности, то витки, намотанные в обратную сторону, будут порождать электромагнитное поле противоположное по знаку, в результате поля будут вычитаться и в результате сила электромагнита будет меньше, а если витков в одном и другом направлении будет одинаковое количество – магнит совсем ничего не будет притягивать, так как поля подавят друг друга.
3. Сила электромагнита также будет зависеть от силы тока, а он от напряжения приложенного к катушке и её сопротивления. Сопротивление катушки зависит от длины провода (чем длиннее, тем оно больше) и площади его поперечного сечения (чем больше сечение, тем меньше сопротивление) приблизительный расчёт можно провести по формуле – R=p*L/S
4. Если ток будет слишком большим – катушка сгорит
5. При постоянном токе – ток будет больше, чем при переменном из-за влияния реактивного сопротивления индуктивности.
6. При работе на переменном токе – электромагнит будет гудеть и дребезжать, его поле будет постоянно менять направление, а его тяговая сила будет меньше (в два раза) чем при работе на постоянном. При этом сердечник для катушек переменного тока выполняется из тонколистового металла, собираясь в единое целое, при этом пластины друг от друга изолируются лаком или тонким слоем окалины (оксида), т.н. шихты – для уменьшения потерь и токов Фуко.
7. При одинаковой тяговой силе электрический магнит переменного тока будет весить в два раза больше, соответственно возрастают и габариты.
8. Но стоит учесть, что электромагниты переменного тока обладают большим быстродействием чем магниты постоянного тока.
9. Сердечники электромагнитов постоянного тока
10. Оба типа электромагнитов могут работать как на постоянном, так и на переменном токе, вопрос только какой силой он будет обладать, какие потери и нагрев будут происходить.
3 идеи для электромагнита из подручных средств на практике
Как уже было сказано самый простой способ сделать электромагнит – использовать металлический стержень и медный провод подобрав и один и другой под нужную мощность. Напряжение питания этого устройства подбирается опытным путем исходя из силы тока и нагрева конструкции. Для удобства можно использовать пластиковую катушку от ниток или подобного, а под её внутренее отверстие подобрать сердечник – болт или гвоздь.
Второй вариант – использовать почти готовый электромагнит. Вспомните об электромагнитных коммутационных приборах – реле, магнитных пускателях и контакторах. Для использования на постоянном токе и напряжении 12В удобно использовать катушку от автомобильных реле. Всё что нужно сделать – снять корпус выломать подвижные контакты и подключить питание.
Для работы от 220 или 380 вольт удобно использовать катушки магнитных пускателей и контакторов, они намотаны на оправке и легко вынимаются. Сердечник подберите исходя из площади поперечного сечения отверстия в катушке.
Так вы можете включать магнит от розетки, а регулировать его силу удобно если использовать реостат или ограничивать ток с помощью мощного сопротивления, например, нихромовой спирали.
Такое устройство удобно тем, что его работой легко управлять при помощи эл/тока – менять полюса, силу притяжения. В некоторых вопросах оно становится поистине незаменимым, а часто используется как конструктивный элемент различных самоделок. Своими руками сделать простой электромагнит несложно, тем более что практически все необходимое можно найти в каждом доме.
- Любой подходящий образец из железа (оно хорошо магнитится). Это будет сердечник электромагнита.
- Проволока – медная, обязательно с изоляцией, чтобы предотвратить прямой контакт двух металлов. Для самодельного эл/магнита рекомендуемое сечение – 0,5 (но не более 1,0).
- Источник постоянного тока – батарейка, АКБ, БП.
- Соединительные провода для подключения электромагнита.
- Паяльник или изолента для фиксации контактов.
Это общая рекомендация, так как электромагнит изготавливается с определенной целью. Исходя из этого, и подбираются составные части схемы. А если он делается в домашних условиях, то какого-то стандарта и быть не может – подойдет все, что есть под рукой. Например, применительно к первому пункту в качестве сердечника нередко используют гвоздь, дужку замка, отрезок железного стержня – выбор вариантов огромный.
Принцип действия
Чтобы понять, как работают электромагниты, надо рассмотреть их конструкцию. Простое устройство объясняет принцип действия электромагнита. При протекании электрического заряда в теле обмотки возникает излучение магнитного поля, пронизывающее магнитопровод.
Формула магнитного потока
Внутри металла или ферромагнита, в соответствии с законами физики, формируются микроскопические магнитные поля, именуемые доменами. Их поля под внешним воздействием обмотки выстраиваются в определённом порядке. В результате магнитные силы доменов суммируются, образуя сильное магнитное поле, сообщая магнитопроводу способность притягивать массивные металлические предметы.
Важно! Чтобы остановить электромагнитную индукцию, достаточно отключить ЭМ от источника тока. При этом сохранится частица магнитного поля. Такой эффект называют гистерезисом.
Электромагниты
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.
Классификация
Ротор — что это такое
ЭМ различают по способам создания магнитных полей. Существуют электромагниты трёх разновидностей:
- электромагнит переменного тока;
- нейтральный прибор постоянного тока;
- поляризованный ЭМ постоянного тока.
Магниты, работающие на переменном токе, меняют направление магнитного потока вместе с удвоенной частотой электротока.
Двери холодильника – хорошее место для размещения календарей, напоминай, фотографий. Многие люди используют магниты, чтобы оставлять на холодильнике важные напоминания. Можно также создавать магниты, которые имеют несколько функций, используя свои любимые семейные фотографии в качестве изображений для них.
Можно использовать сразу несколько методов в зависимости от своего времени и стиля украшения, для создания своих личных фото магнитов. Стоит собрать хорошие фотографии друзей и семьи примерно в одинаковых размерах. После поездки в ремесленный магазин и примерно часа своего времени, вы сможете легко сделать достаточно сентиментальное и практичное украшение для себя или хороший подарок для всех членов семьи. Вот несколько способов, как можно сделать семейные фото магниты своими руками.
Легкий способ сделать семейные фото магниты
Изначально нужно найти цифровые фотографии всех членов семьи. Можно сразу же сделать новые снимки и загрузить их с камеры на компьютер или находить старые снимки, которые хранятся в архивах Facebook, Picasa, iPhoto или другого программного обеспечения, предназначенного для фотосъемки.
Приобрести магнитную бумагу
Купить ее можно в магазине ремесел или онлайн. Это специальный тип фотобумаги, которая несколько дороже, чем обычная фотобумага, но позволяет достаточно быстро делать магниты. Перед ее применением, нужно протестировать лист, чтобы убедиться в том, что она хорошо работает на вашем принтере.
Подкорректировать размер изображения
Нужно изменить размер изображения так, чтобы оно идеально вписывалось в часть магнитной бумаги. Для семейных фотомагнитов одинакового размера, нужно выбрать фотографии, где лица будут примерно одинакового размера.
Напечатать фотографии
Распечатайте каждую фотографию одинакового размера на разных листах магнитной бумаги. При желании можно разместить несколько фотографий на одном листе, просто перевернув его и подав обратной стороной в принтер. Дайте чернилам на магнитной бумаге полностью высохнуть, перед тем как можно будет прикасаться к ней.
Разрезать магнитные фотографии
После этого можно разрезать магнитную бумагу по своему желанию, чтобы получились небольшие фотографии, и поместить их на свой холодильник.
Можно использовать магнитные семейные фото для игры с малышом. Для этого нужно поместить их на низком приборе или безопасном куске металла. Разрешить ребенку расположить картинки на своем уровне. Добавить магнитные цифры и буквы, чтобы увеличить образовательное содержание занятия.
Семейные полароидные магниты
Можно будет сделать обычные фотографии и так, чтобы они были квадратными и похожими на полароиды, для этого можно использовать любые свои цифровые фотографии. Кстати, фотографии из приложения Instagram уже имеют квадратную форму и могут быть напечатаны так как есть.
Распечатайте квадратные фотографии на своем принтере, используя фотобумагу. Можно также распечатать их в специальном магазине или киоске фотопечати. Кроме того, можно воспользоваться онлайн-сервисом печати изображений.
Нужно постараться, чтобы фотография составляла примерно 7,6 х 7,6 см. Это считается приблизительным размером стандартного фотоизображения Polaroid. При желании, можно обрезать фотографии до этого размера уже после распечатки.
Приобретите магнитные листы в ремесленном магазине или же закажите их онлайн. Лучше всего выбирать бумагу с неодимовым магнитом. Этот тип магнита может быть более дорогим, чем стандартные магнитные листы, однако он может легко выдержать намного больший вес, чем стандартные модели.
Затем разрежьте магнитные листы примерно на 8,9 см в ширину и 11,4 см в высоту. Это примерно размер одного полароидного листа, включая также пробелы.
Поместите двойную клейкую ленту на обратную сторону фотографии в 2-4 местах. Не стоит прикасаться к ленте слишком сильно перед ее применением, так как в противном случае, она может легко потерять свою липкость.
Нужно поместить фотографию примерно на 0,63 см сверху и по бокам лицевой стороны магнитного листа. Слегка нажмите на фотографию так, чтобы прочно прикрепить ее к листу магнита. Можно также оставить дополнительное место внизу для надписи.
Если вы беспокоитесь о том, чтобы правильно выровнять фотографию на магнитной бумаге, предварительно рекомендуется немного попрактиковаться, прежде чем приклеивать ленту с двойным стержнем. Затем нужно обвести верхние углы карандашом и выровнять углы еще раз, когда у вас уже приклеена лента на противоположной стороне.
Можно написать информацию о членах вашей семьи внизу фото-магнита. Для этого можно использовать разноцветные маркеры для выполнения более ярких и красочных иллюстраций. Затем готовые магниты нужно поместить на металлическую поверхность.
Стеклянные семейные фото магниты
Для таких магнитов нужно приобрести стеклянные формы и магниты-кнопки в магазине для ремесла. Кроме того, потребуется достаточно устойчивый и качественный клей, который может быстро высохнуть.
Подготовьте фотографии профилей или лиц членов вашей семьи. Они должны быть размером примерно как стеклянные формы. Большинство таких форм круглые, что очень хорошо подходит для лиц. Квадратные стеклянные формы также смотрятся достаточно интересно.
Распечатайте фотографии членов семьи на простой белой бумаге. Для этого нужно отрегулировать настройки своего принтера для выполнения высококачественной печати.
Затем вырежьте лица, которые имеются на фотографиях, так, чтобы изображение было немного больше, чем стеклянные заготовки. Это потребуется для того, чтобы слегка можно было подогнуть края.
После того, как все будет готово, нужно нанести слой клея на заднюю часть стеклянных форм. Это обычно сторона, которая является более плоской и менее блестящей.
Затем разместите фотографию изображением вверх поверх нанесенного на стеклянную поверхность клея. Немного прижмите ее руками, чтобы изображение хорошо закрепилось. Дайте изделию хорошо высохнуть, а когда все будет готово, нужно обрезать лишнюю бумагу, прежде чем наносить магнит.
На обратной стороне фотографии нужно нанести второй слой прозрачного клея. Это позволит достаточно прочно прикрепить края бумаги и продлить срок службы магнита. Позвольте клею хорошо высохнуть в соответствие с инструкцией, которая указана на упаковке.
После этого нужно поместить немного клея в центре стеклянного изделия и прикрепить магнит в виде кнопки к середине задней части фотографии и стеклянного изделия. Оставьте его до полного высыхания. То же самое, нужно проделать со всеми остальными фотографиями и поместить готовые изделия на металлическую поверхность.
Что нужно сделать для изготовления магнитов?
Все эти способы, которые используются для создания простых магнитов на холодильник, можно также использовать для изготовления красивых и оригинальных магнитных праздничных открыток, специальных карточек с датами, а также приглашений на свадебное торжество.
Создать дизайн таких поделок можно при помощи современного программного обеспечения, предназначенного для печати фотографий, а затем распечатать их на специальной магнитной бумаге.
Проявив немного креативности и фантазии, можно придумать также множество других способов создания магнитных фотографий или напоминаний. Вы можете радовать своих родных и близких достаточно интересными поделками.
Люди впервые столкнулись с магнитами в глубокой древности. Очень быстро естественные магниты (куски магнитного железняка) перестали удовлетворять потребности человечества. Тогда появились первые технологии изготовления искусственных магнитов. С тех пор эти технологии шагнули далеко вперед.
- Как сделать сильный магнит
- Как сделать магнит
- Как сделать мощный электромагнит
Все материалы, способные к намагничиванию, делятся на магнитотвердые и магнитомягкие. Разница между ними в том, что магнитомягкие материалы быстро теряют свои магнитные свойства, в то время как магнитотвердые сохраняют их достаточно долго.
Достаточно несколько раз провести железным брусочком по сильному магниту, чтобы он и сам намагнитился. Если несколько раз быстро открыть и закрыть железные ножницы, они начнут притягивать иголки или железные опилки. Этим эффектом можно воспользоваться, если иголка упала в узкую щель, а постоянного магнита, чтобы достать ее, под рукой нет.
Постоянный магнит, изготовленный путем намагничивания обыкновенного железа, сохраняет свои свойства недолго. Достаточно ударить им о твердую поверхность или нагреть выше 60 градусов, чтобы он снова размагнитился.
Различные добавки к железу, превращающие его в сталь, могут сильно изменить и его магнитные свойства. Сталь, способная к закалке, является магнитотвердым материалом и может стать основой для сильного магнита. Из закаленной стали делают напильники, полотна ножовок и т.д. Нержавеющая сталь, из которой делают кухонную утварь и столовые приборы, не поддается ни закалке, ни намагничиванию.
В домашних условиях постоянный магнит можно сделать из закаленной стали с помощью катушки индуктивности. Катушка должна быть таких размеров, чтобы заготовка для магнита полностью поместилась внутри нее. Если вы используете ток от электросети, то во избежание короткого замыкания обязательно включите в схему плавкий предохранитель.
Помимо железа, в промышленном изготовлении постоянных магнитов используются и другие материалы, например, альнико — сплав алюминия, никеля и кобальта. Но чаще всего применяются ферриты — прессованная смесь порошка оксидов железа с различными добавками. Ферритным магнитам на стадии создания можно придать почти любую форму, они дешевы в производстве и удобны в использовании.
Сила магнита измеряется приборами, носящими название магнитометров. Самыми сильными считаются магниты, изготовленные из спеченной смеси железа, бора и редкого элемента неодима. Чтобы разделить два небольших магнита из этого материала, может понадобиться вес до 150 килограммов.
Читайте также: