Cum să faci un electromagnet fără baterie. Cum se face un electromagnet. Cum să faci un magnet mai puternic

Un electromagnet este un magnet artificial în care apare un câmp magnetic și este concentrat într-un miez feromagnetic ca urmare a trecerii curentului electric prin înfășurarea care îl înconjoară, adică. Când curentul este trecut prin bobină, miezul plasat în interiorul acesteia capătă proprietățile unui magnet natural.

Domeniul de aplicare al electromagneților este foarte larg. Sunt utilizate în mașini și dispozitive electrice, în dispozitive de automatizare, în medicină și în diferite tipuri de cercetare științifică. Cel mai adesea, electromagneții și solenoizii sunt folosiți pentru a deplasa unele mecanisme, iar în industrii pentru a ridica sarcini.

De exemplu, un electromagnet de ridicare este un mecanism foarte convenabil, productiv și economic: nu este necesar personal de întreținere pentru a asigura și elibera încărcătura transportată. Este suficient să plasați un electromagnet pe sarcina în mișcare și să porniți curentul electric în bobina electromagnetului, iar sarcina va fi atrasă de electromagnet, iar pentru a elibera sarcina trebuie doar să opriți curentul.

Designul unui electromagnet este ușor de replicat și nu este în esență altceva decât un miez și o bobină de conductor. În acest articol vom răspunde la întrebarea cum să faci un electromagnet cu propriile mâini?

Cum funcționează un electromagnet (teorie)

Dacă un curent electric trece printr-un conductor, în jurul acestui conductor se formează un câmp magnetic. Deoarece curentul poate curge numai atunci când circuitul este închis, conductorul trebuie să fie o buclă închisă, cum ar fi un cerc, care este cea mai simplă buclă închisă.

Anterior, un conductor rostogolit într-un cerc era adesea folosit pentru a observa efectul curentului asupra unui ac magnetic plasat în centrul său. În acest caz, săgeata se află la o distanță egală de toate părțile conductorului, ceea ce face mai ușor de observat efectul curentului asupra magnetului.

Pentru a crește efectul curentului electric asupra unui magnet, mai întâi puteți crește curentul. Cu toate acestea, dacă îndoiți un conductor prin care o parte de curent curge de două ori în jurul circuitului pe care îl acoperă, atunci efectul curentului asupra magnetului se va dubla.

În acest fel, această acțiune poate fi mărită de multe ori prin îndoirea conductorului de un număr adecvat de ori în jurul unui circuit dat. Corpul conductor rezultat, format din spire individuale, al căror număr poate fi arbitrar, se numește bobină.

Să ne amintim de cursul școlar de fizică și anume atunci când un curent electric trece printr-un conductor. Dacă conductorul este rulat într-o bobină, liniile de inducție magnetică ale tuturor spirelor se vor aduna, iar câmpul magnetic rezultat va fi mai puternic decât pentru un singur conductor.

Câmpul magnetic generat de curentul electric, în principiu, nu are diferențe semnificative față de câmpul magnetic.Dacă revenim la electromagneți, formula forței sale de tracțiune arată astfel:

F=40550∙B 2 ∙S,

unde F este forța de tracțiune, kg (forța se măsoară și în newtoni, 1 kg = 9,81 N, sau 1 N = 0,102 kg); B - inducție, T; S este aria secțiunii transversale a electromagnetului, m2.

Adică, forța de tracțiune a unui electromagnet depinde de inducția magnetică, luați în considerare formula sa:

Aici U0 este constanta magnetică (12,5*107 H/m), U este permeabilitatea magnetică a mediului, N/L este numărul de spire pe unitatea de lungime a solenoidului, I este puterea curentului.

Rezultă că forța cu care un magnet atrage ceva depinde de puterea curentului, de numărul de spire și de permeabilitatea magnetică a mediului. Dacă nu există miez în bobină, mediul este aerul.

Mai jos este un tabel cu permeabilitățile magnetice relative pentru diferite medii. Vedem că pentru aer este egal cu 1, iar pentru alte materiale este de zeci și chiar de sute de ori mai mare.

În inginerie electrică, un metal special este folosit pentru miezuri; este adesea numit oțel electric sau transformator. În a treia linie a tabelului vedeți „Fier cu siliciu” a cărui permeabilitate magnetică relativă este de 7 * 103 sau 7000 H/m.

Aceasta este valoarea medie pentru oțelul transformatorului. Se deosebește de cel obișnuit tocmai prin conținutul de siliciu. În practică, permeabilitatea sa magnetică relativă depinde de câmpul aplicat, dar nu vom intra în detalii. Ce face miezul în bobină? Un miez electric din oțel va spori câmpul magnetic al bobinei de aproximativ 7000-7500 de ori!

Tot ce trebuie să vă amintiți pentru început este că materialul miezului din interiorul bobinei depinde de acesta, iar forța cu care va trage electromagnetul depinde de el.

Practică

Unul dintre cele mai populare experimente care sunt efectuate pentru a demonstra apariția unui câmp magnetic în jurul unui conductor este experimentul cu așchii de metal. Conductorul este acoperit cu o foaie de hârtie și pe el se toarnă așchii magnetici, apoi un curent electric este trecut prin conductor, iar așchii își schimbă cumva locația pe foaie. Este aproape un electromagnet.

Dar pur și simplu atragerea așchiilor de metal nu este suficientă pentru un electromagnet. Prin urmare, trebuie să-l întăriți, pe baza celor de mai sus - trebuie să faceți o bobină înfășurată pe un miez metalic. Cel mai simplu exemplu ar fi firul de cupru izolat înfășurat în jurul unui cui sau un șurub.

Un astfel de electromagnet este capabil să atragă diferiți pini, scrapie și altele asemenea.

Ca sârmă, puteți folosi fie orice sârmă din PVC sau altă izolație, fie sârmă de cupru în izolație cu lac, cum ar fi PEL sau PEV, care sunt folosite pentru înfășurarea transformatoarelor, difuzoarelor, motoarelor etc. Îl puteți găsi fie nou în role, fie bobinat de la aceleași transformatoare.

10 nuanțe de realizare a electromagneților în cuvinte simple:

1. Izolația pe toată lungimea conductorului trebuie să fie uniformă și intactă, astfel încât să nu existe scurtcircuite între tururi.

2. Înfășurarea ar trebui să meargă într-o direcție, ca pe o bobină de fir, adică nu puteți îndoi firul la 180 de grade și să mergeți în direcția opusă. Acest lucru se datorează faptului că câmpul magnetic rezultat va fi egal cu suma algebrică a câmpurilor fiecărei ture; dacă nu intrați în detalii, spirele înfășurate în direcția opusă vor genera un câmp electromagnetic de semn opus, ca urmare, câmpurile vor fi scăzute și, ca urmare, puterea electromagnetului va fi mai mică, iar dacă există același număr de spire într-o direcție și în cealaltă, magnetul nu va atrage absolut nimic, deoarece câmpurile vor fi suprima unul pe altul.

3. Puterea electromagnetului va depinde și de puterea curentului și va depinde de tensiunea aplicată bobinei și rezistența acesteia. Rezistența bobinei depinde de lungimea firului (cu cât este mai lung, cu atât este mai mare) și de aria secțiunii transversale a acestuia (cu cât secțiunea transversală este mai mare, cu atât rezistența este mai mică).Un calcul aproximativ se poate face folosind formula - R=p*L/S

4. Dacă curentul este prea mare, bobina se va arde

5. Cu curent continuu, curentul va fi mai mare decât cu curentul alternativ datorită influenței reactanței inductanței.

6. Atunci când funcționează pe curent alternativ, electromagnetul va zumzăi și zdrăngăni, câmpul său își va schimba constant direcția, iar forța sa de tracțiune va fi mai mică (jumătate) decât atunci când funcționează pe curent constant. În acest caz, miezul pentru bobinele de curent alternativ este realizat din tablă subțire, asamblată într-un singur întreg, în timp ce plăcile sunt izolate unele de altele cu lac sau un strat subțire de scară (oxid), așa-numita. încărcare - pentru a reduce pierderile și curenții Foucault.

7. Cu aceeași forță de tracțiune, un magnet electric de curent alternativ va cântări de două ori mai mult, iar dimensiunile vor crește corespunzător.

8. Dar merită luat în considerare faptul că electromagneții de curent alternativ sunt mai rapizi decât magneții de curent continuu.

9. Miezuri de electromagnet DC

10. Ambele tipuri de electromagneți pot funcționa atât pe curent continuu, cât și pe curent alternativ, singura întrebare este ce putere va avea, ce pierderi și încălzire vor apărea.

3 idei pentru un electromagnet folosind mijloace improvizate în practică

După cum am menționat deja, cel mai simplu mod de a realiza un electromagnet este să folosiți o tijă de metal și un fir de cupru, selectându-le pe ambele pentru puterea necesară. Tensiunea de alimentare a acestui dispozitiv este selectată experimental pe baza puterii curentului și a încălzirii structurii. Pentru comoditate, puteți utiliza o bobină din plastic de fir sau altele asemenea și puteți selecta un miez - un șurub sau un cui - pentru orificiul său intern.

A doua opțiune este să folosiți un electromagnet aproape terminat. Gândiți-vă la dispozitivele de comutare electromagnetice - relee, demaroare magnetice și contactoare. Pentru utilizare pe curent continuu și tensiune de 12 V, este convenabil să folosiți o bobină de la releele auto. Tot ce trebuie să faceți este să scoateți carcasa, să spargeți contactele în mișcare și să conectați alimentarea.

Pentru a funcționa de la 220 sau 380 de volți, este convenabil să folosiți bobine; acestea sunt înfășurate pe un dorn și pot fi îndepărtate cu ușurință. Selectați miezul pe baza ariei secțiunii transversale a găurii din bobină.

Astfel, puteți porni magnetul de la priză și este convenabil să-i reglați puterea dacă folosiți un reostat sau limitați curentul folosind o rezistență puternică, de exemplu.

Uneori, o întrebare simplă, cum ar fi cum să colectezi agrafe împrăștiate sau, mai mult, să găsești așchii de metal care au căzut pe un covor, se transformă într-o problemă. Și rezolvarea nu este deloc dificilă. Pentru a face acest lucru, trebuie să faceți un electromagnet cu propriile mâini. Instrucțiunile despre cum să faceți acest lucru sunt afișate în tutorialul video.

Instruire video „Electromagnet (instrucțiuni)”

Puțin din fizica școlii

Asta se preda de la scoala. Obiectele care se pot „magnetiza” sunt de două tipuri - magnetice dure și magnetice moi. Diferența dintre ele nu este în densitate, ci în capacitatea acestora din urmă de a-și pierde rapid proprietățile. Dacă freci un obiect de fier sau îl muți peste un magnet puternic, acesta va „învăța” să atragă obiectele mici. Și dacă freci rapid jumătățile de foarfece, acestea pot „ridica” cu ușurință acele.

Un curent electric care curge într-un fir creează un câmp magnetic în jurul acestuia. Pentru a-l concentra într-un electromagnet, trebuie să înfășurați firul în jurul unei bobine. Câmpul magnetic al firelor înfăşurate, care trece prin bobină, va întări câmpul magnetic puternic din acesta.

Cum să faci un electromagnet cu propriile mâini?

Pentru a face un electromagnet simplu, va trebui să pregătiți:

• sârmă de cupru;
• cui sau șurub cu piuliță;
• agrafe sau două șaibe din plastic;
• bandă de papetărie sau bandă electrică de orice culoare.

Primul pas:

• luați un cui și înfășurați sârmă de cupru în jurul lui;
• decupați capetele firului.

Pasul doi:

• luați o bucată de carton și tăiați un dreptunghi din ea;
• împărțiți dreptunghiul în jumătate;
• faceți o tăietură ușoară și îndoiți.

Pasul trei:

• faceți găuri în jumătățile de carton;
• introduceți clemele de hârtie, ar trebui să existe contact între cleme atunci când strângeți cartonul.

Pasul patru:

• conectați capetele dezlipite și răsucite ale firelor la agrafele de hârtie;
• fixați clemele pe carton;
• izolați capetele clemelor cu bandă pe o parte.

Pasul cinci:

• conectați o clemă aligator la stâlpul bateriei;
• conectați cealaltă clemă la firul înfășurat în jurul unghiei;
• conectați celălalt capăt al firului care vine din cui cu o clemă crocodiș la baterie;
• pliați cartonul, acesta va acționa ca un comutator;
• unghia va „funcționa” ca un electromagnet: rezultatul este o rețea electrică deschisă.

Să verificăm acțiunea circuitului electromagnetic asamblat. Așezați structura pe masă și împrăștiați câteva agrafe lângă unghie. Să conectăm jumătățile de carton și să închidem circuitul: agrafele, sub influența forței electromagnetice, vor fi „întinse” spre cui cu firul înfășurat în jurul lui.

Functioneaza! Imaginați-vă cum, cu un mecanism atât de simplu, puteți face cu ușurință lucrări plictisitoare cu lucruri mici din metal! Și dacă îmbunătățiți invenția, aceasta va putea „funcționa” și mai eficient.

Apropo, puterea unui electromagnet poate fi verificată folosind instrumente speciale numite magnetometre.

Pe lângă fier, diferite aliaje sunt folosite ca materiale sursă pentru electromagneți. Cei mai „puternici” magneți sunt fabricați prin amestecarea fierului, borului și neodimului. Pentru a „spărge” mai mulți magneți mici din acest aliaj, va fi necesară o forță de până la 150 kg. Dar asta este în producția industrială.

Între timp, încercați să vă faceți un asistent în găsirea și ținerea obiectelor mici de birou sau a resturilor de lucru în atelierul de acasă cu propriile mâini. Opțiunile pentru electromagneți pot fi foarte diferite.

Inventează, inventează, încearcă!

Un electromagnet este un magnet care folosește electricitatea ca bază de funcționare. Puterea sa poate fi modificată de cantitatea de curent care trece prin el, iar polii unui magnet pot fi modificați prin schimbarea direcției fluxului de electricitate. În acest caz, electromagnetul funcționează ca urmare a creării unui câmp magnetic de către un curent care trece.

A face un electromagnet acasă este destul de simplu. Pentru a face acest lucru aveți nevoie de un miez de fier (în formă de tijă) și de sârmă de cupru care este înfășurată în jurul miezului. Prin conectarea înfășurării de cupru la baterie, fierul de călcat va începe să fie magnetizat. Prin deconectarea bateriei, miezul va pierde magnetismul.

O să ai nevoie:

• Cui de fier (15-20 cm);
• Sârmă de cupru izolată (aproximativ 3 metri);
• Baterie sau mai multe baterii;
• Fire de conectare;
• Banda izolatoare.

Dezlipiți capetele firului de cupru prin îndepărtarea izolației. Conectați bateriile la ele folosind fire de conectare.

Înfășurați firul de cupru în jurul cuiului. În același timp, amintiți-vă că cu cât faceți mai multe învârtiri în jurul „miezului”, cu atât veți obține magnetul mai puternic. Aveți grijă ca partea neizolată a firului de cupru să nu intre în contact cu cuiul.

Înfășurarea ar trebui să se facă într-o singură direcție, deoarece direcția câmpului magnetic depinde de aceasta. Dacă faceți 2 înfășurări în direcții diferite, veți reduce câmpul magnetic total și, prin urmare, puterea magnetului.

Conectați capetele înfășurării de cupru la baterie (baterie sau baterii), izolând zonele „goale” cu bandă electrică. Dacă ai făcut totul corect, magnetul tău va funcționa. Când schimbați polaritatea conectării înfășurării la baterie, veți schimba polaritatea magnetului, dar nu și calitatea funcționării acestuia.

Dacă doriți să creșteți puterea magnetului, ar trebui să faceți mai multe întoarceri în jurul barei. De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că, cu cât noile spire sunt mai îndepărtate de tijă, cu atât vor avea mai puțină influență asupra intensității câmpului magnetic. Aveți grijă, pe măsură ce curentul crește, o parte din căldură va fi transferată către înfășurarea izolatoare, care o poate topi și „scurtcircuita” înfășurarea în sine. Testați diferite miezuri, schimbând materialul și dimensiunile. Puteți verifica cu ușurință dacă materialul este potrivit pentru miezul magnetic. Aduceți un magnet obișnuit („permanent”); dacă atrage, nu ezitați să-l folosiți ca tijă.

Un astfel de dispozitiv este convenabil, deoarece funcționarea sa este ușor de controlat folosind curent electric - schimbarea polilor, schimbarea forței de atracție. În unele chestiuni devine cu adevărat indispensabil și este adesea folosit ca element constructiv al diferitelor produse de casă. Nu este dificil să faci un electromagnet simplu cu propriile mâini, mai ales că aproape tot ce ai nevoie poate fi găsit în fiecare casă.

• Orice probă potrivită din fier (este foarte magnetică). Acesta va fi miezul electromagnetului.
• Firul este din cupru, întotdeauna cu izolație pentru a preveni contactul direct al celor două metale. Pentru un magnet electric de casă, secțiunea transversală recomandată este de 0,5 (dar nu mai mult de 1,0).
• Sursă DC - baterie, baterie, sursă de alimentare.

În plus:

• Fire de conectare pentru conectarea unui electromagnet.
• Fier de lipit sau bandă electrică pentru a securiza contactele.

Aceasta este o recomandare generală, deoarece electromagnetul este realizat pentru un anumit scop. Pe baza acestuia, sunt selectate componentele circuitului. Și dacă se face acasă, atunci nu poate exista niciun standard - orice este la îndemână va fi bine. De exemplu, în legătură cu primul punct, un cui, un cătuș de blocare sau o bucată de tijă de fier sunt adesea folosite ca miez - alegerea opțiunilor este uriașă.

Procedura de fabricatie

Serpuit, cotit

Firul de cupru este înfășurat cu grijă pe miez, rând cu rând. Cu o asemenea scrupulozitate, randamentul electromagnetului va fi maxim posibil. După prima „trecere” de-a lungul probei de fier, firul este așezat într-un al doilea strat, uneori într-un al treilea. Depinde de câtă putere necesită dispozitivul. Dar direcția de înfășurare trebuie să rămână neschimbată, altfel câmpul magnetic va deveni „dezechilibrat”, iar electromagnetul cu greu va putea atrage ceva la sine.

Pentru a înțelege semnificația proceselor în desfășurare, este suficient să ne amintim lecțiile de fizică de la cursul de liceu - mișcarea electronilor, EMF pe care îl creează, direcția de rotație a acestuia.

După terminarea înfășurării, firul este tăiat, astfel încât cablurile să poată fi conectate convenabil la sursa de alimentare. Dacă este o baterie, atunci direct. Când utilizați o sursă de alimentare, baterie sau alt dispozitiv, veți avea nevoie de fire de conectare.

Ce să ia în considerare

Există anumite dificultăți cu numărul de straturi.

• Pe măsură ce turele cresc, reactanța crește. Aceasta înseamnă că puterea curentă va începe să scadă, iar atracția va deveni mai slabă.
• Pe de altă parte, creșterea curentului nominal va determina încălzirea înfășurării.

De aceea, nu ar trebui să vă bazați pe sfatul terților de la oameni „cu experiență și cu experiență”. Există un miez specific (cu propria conductivitate magnetică, dimensiuni, secțiune transversală), fir și sursă de alimentare. Prin urmare, va trebui să experimentați, realizând combinația optimă de parametri precum curentul, rezistența și temperatura.

Principiul de funcționare al electromagnetului este descris în detaliu în următorul videoclip:

Conexiune

• Curățarea bornelor de cupru. Firul este acoperit inițial cu mai multe straturi de lac (în funcție de marcă) și se știe că este un izolator.
• Lipirea cuprului și firele de legătură. Deși acest lucru nu este esențial, îl puteți răsuci prin izolarea acestuia sau folosind bandă adezivă.
• Fixarea celor doua capete ale firelor pe cleme. De exemplu, tipul „crocodil”. Astfel de contacte detașabile vă vor permite să schimbați cu ușurință polii electromagnetului, dacă este necesar în timpul utilizării acestuia.

• Pentru a face un electromagnet puternic, meseriașii de acasă folosesc adesea o bobină de la un MP (demaror magnetic), relee sau contactori. Sunt disponibile atât pentru 220, cât și pentru 380 V.

Nu este dificil să selectați un miez de fier pe baza secțiunii sale transversale interioare. Pentru ușurință de control, trebuie să includeți un reostat (rezistență variabilă) în circuit. În consecință, un astfel de magnet electric este deja conectat la priză. Forța de atracție este reglată prin schimbarea lanțului R.

• Puteți crește puterea unui electromagnet prin creșterea secțiunii transversale a miezului. Dar numai până la anumite limite. Și aici trebuie să experimentezi.

• Înainte de a face un magnet electric, trebuie să vă asigurați că proba de fier selectată este potrivită pentru aceasta. Verificarea este destul de simplă. Luați un magnet obișnuit; Există o mulțime de lucruri în casă pe astfel de „ventuze”. Dacă atrage partea selectată pentru miez, poate fi folosit. Dacă rezultatul este negativ sau „slab”, este mai bine să căutați un alt eșantion.

Realizarea unui electromagnet este destul de simplă. Orice altceva depinde de răbdarea și ingeniozitatea maestrului. Poate fi necesar să experimentați pentru a obține ceea ce aveți nevoie - cu tensiunea de alimentare, secțiunea transversală a firului și așa mai departe. Orice produs de casă necesită nu doar o abordare creativă, ci și timp. Dacă nu regretați, atunci un rezultat excelent este garantat.

Într-o zi, încă o dată, răsfoind o carte pe care am găsit-o lângă un coș de gunoi, am observat un calcul simplu, aproximativ, al electromagneților. Pagina de titlu a cărții este prezentată în fotografia 1.

În general, calculul lor este un proces complex, dar pentru radioamatorii, calculul dat în această carte este destul de potrivit. Electromagneții sunt folosiți în multe dispozitive electrice. Este o bobină de sârmă înfășurată pe un miez de fier, a cărui formă poate fi diferită. Miezul de fier este o parte a circuitului magnetic, iar cealaltă parte, cu ajutorul căreia este închisă calea liniilor magnetice de forță, este armătura. Circuitul magnetic este caracterizat de mărimea inducției magnetice - B, care depinde de intensitatea câmpului și de permeabilitatea magnetică a materialului. De aceea, miezurile electromagneților sunt fabricate din fier, care are o permeabilitate magnetică ridicată. La rândul său, fluxul de putere, notat în formule cu litera F, depinde de inducția magnetică.F = B S - inducția magnetică - B înmulțită cu aria secțiunii transversale a circuitului magnetic - S. De asemenea, fluxul de putere depinde pe așa-numita forță magnetomotoare (Em), care se determină numărul de spire de amperi pe 1 cm din lungimea traseului liniilor electrice și poate fi exprimată prin formula:
Ф = forța magnetomotoare (Em) rezistență magnetică (Rm)
Aici Em = 1,3 I N, unde N este numărul de spire ale bobinei și I este puterea curentului care curge prin bobină în amperi. Altă componentă:
Rм = L/M S, unde L este lungimea medie a traseului liniilor electrice magnetice, M este permeabilitatea magnetică și S este secțiunea transversală a circuitului magnetic. La proiectarea electromagneților, este foarte de dorit să se obțină un flux de putere mare. Acest lucru se poate realiza prin reducerea rezistenței magnetice. Pentru a face acest lucru, trebuie să selectați un miez magnetic cu cea mai scurtă lungime de cale a liniilor electrice și cea mai mare secțiune transversală, iar materialul ar trebui să fie un material de fier cu permeabilitate magnetică ridicată. O altă modalitate de a crește fluxul de putere prin creșterea spirelor de amperi nu este acceptabilă, deoarece pentru a economisi cablul și puterea, ar trebui să depuneți eforturi pentru a reduce turațiile de amperi. De obicei, calculele electromagneților se fac după programe speciale. Pentru a simplifica calculele, vom folosi și câteva concluzii din grafice. Să presupunem că trebuie să determinați spirele de amper și fluxul de putere al unui circuit magnetic de fier închis, prezentat în Figura 1a și realizat din fier de cea mai slabă calitate.

Privind graficul (din păcate, nu l-am găsit în anexă) magnetizării fierului, este ușor de observat că cea mai avantajoasă inducție magnetică este în intervalul de la 10.000 la 14.000 de linii de forță la 1 cm2, ceea ce corespunde de la 2 la 7 amperi spire la 1 cm. Pentru bobinele de bobinare cu cel mai mic număr de spire și mai economice din punct de vedere al sursei de alimentare, pentru calcule este necesar să se ia exact această valoare (10.000 de linii electrice la 1 cm2 la 2 amperi). spire la 1 cm lungime). În acest caz, calculul se poate face după cum urmează. Deci, cu lungimea circuitului magnetic L = L1 + L2 egală cu 20 cm + 10 cm = 30 cm, vor fi necesare spire de 2 × 30 = 60 de amperi.
Dacă luăm diametrul D al miezului (Fig. 1, c) egal cu 2 cm, atunci aria lui va fi egală cu: S = 3,14xD2/4 = 3,14 cm2. Aici fluxul magnetic excitat va fi egal cu: Ф = B x S = 10000 x 3,14 = 31400 linii de forță. Forța de ridicare a electromagnetului (P) poate fi, de asemenea, calculată aproximativ. P = B2 S/25 1000000 = 12,4 kg. Pentru un magnet cu doi poli, acest rezultat ar trebui dublat. Prin urmare, P = 24,8 kg = 25 kg. La determinarea forței de ridicare, trebuie amintit că aceasta depinde nu numai de lungimea circuitului magnetic, ci și de zona de contact dintre armătură și miez. Prin urmare, armătura trebuie să se potrivească exact pe piesele polare, altfel chiar și cele mai mici goluri de aer vor provoca o reducere puternică a portanței. În continuare, se calculează bobina electromagnetului. În exemplul nostru, o forță de ridicare de 25 kg este furnizată de spire de 60 de amperi. Să considerăm prin ce mijloace se poate obține produsul N J = 60 amperi spire.
Evident, acest lucru se poate realiza fie prin utilizarea unui curent mare cu un număr mic de spire de bobină, de exemplu 2 A și 30 de spire, fie prin creșterea numărului de spire a bobinei în timp ce se reduce curentul, de exemplu 0,25 A și 240 de spire. Astfel, pentru ca electromagnetul să aibă o forță de ridicare de 25 kg, pe miezul său pot fi înfășurate 30 de spire și 240 de spire, dar în același timp modificați valoarea curentului de alimentare. Desigur, puteți alege un alt raport. Cu toate acestea, modificarea valorii curentului în limite mari nu este întotdeauna posibilă, deoarece va necesita în mod necesar modificarea diametrului firului utilizat. Astfel, în timpul funcționării pe termen scurt (câteva minute) pentru fire cu diametrul de până la 1 mm, densitatea de curent admisibilă, la care firul nu se supraîncălzi, poate fi luată egală cu 5 a/mm2. În exemplul nostru, firul ar trebui să aibă următoarea secțiune transversală: pentru un curent de 2 a - 0,4 mm2 și pentru un curent de 0,25 a - 0,05 mm2, diametrul firului va fi de 0,7 mm sau, respectiv, 0,2 mm. Care dintre aceste fire ar trebui înfăşurat? Pe de o parte, alegerea diametrului firului poate fi determinată de sortimentul disponibil de fire, pe de altă parte, de capacitățile surselor de alimentare, atât în ​​ceea ce privește curentul, cât și tensiunea. Într-adevăr, două bobine, dintre care una este realizată din sârmă groasă de 0,7 mm și cu un număr mic de spire - 30, iar cealaltă este din sârmă de 0,2 mm și un număr de spire de 240, vor avea un număr puternic diferit. rezistenţă. Cunoscând diametrul firului și lungimea acestuia, puteți determina cu ușurință rezistența. Lungimea firului L este egală cu produsul dintre numărul total de spire și lungimea uneia dintre ele (medie): L = N x L1 unde L1 este lungimea unei spire, egală cu 3,14 x D. exemplu, D = 2 cm și L1 = 6, 3 cm.De aceea, pentru prima bobină lungimea firului va fi de 30 x 6,3 = 190 cm, rezistența înfășurării la curent continuu va fi aproximativ egală cu? 0,1 Ohm, iar pentru al doilea - 240 x 6,3 = 1.512 cm, R? 8,7 ohmi. Folosind legea lui Ohm, este ușor de calculat tensiunea necesară. Deci, pentru a crea un curent de 2A în înfășurări, tensiunea necesară este de 0,2V, iar pentru un curent de 0,25A - 2,2V.
Acesta este calculul elementar al electromagneților. Atunci când proiectați electromagneți, este necesar nu numai să faceți calculele indicate, ci și să puteți alege materialul pentru miez, forma acestuia și să vă gândiți la tehnologia de fabricație. Materialele satisfăcătoare pentru realizarea miezurilor de căni sunt fierul de fier (rotund și în bandă) și diverse. produse din fier: șuruburi, sârmă, cuie, șuruburi etc. Pentru a evita pierderi mari la curenții Foucault, miezurile pentru dispozitivele de curent alternativ trebuie asamblate din foi subțiri de fier sau sârmă izolate unele de altele. Pentru a face fierul „moale”, trebuie să fie recoacet. Alegerea corectă a formei miezului este, de asemenea, de mare importanță. Cele mai raționale dintre ele sunt în formă de inel și U. Unele dintre nucleele comune sunt prezentate în Figura 1.