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.

В электротехнике используют специальный металл для сердечников, его часто называют электротехнической или трансформаторной сталью. В третьей строке таблицы вы видите «Железо с кремнием» у которого относительная магнитная проницаемость равна 7*103 или 7000 Гн/м.

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.

Источник

Поисковые магниты относятся к самым мощным изделиям, которые используются для поиска металлических предметов разного веса в водоемах, песке, траве. Он изготавливается из редкоземельных металлов высокого уровня очистки, к ним относится железо, бор и неодим, который добывается из лантаноидов. Сырье запекается в печи, измельчается до порошка, дальше делают заготовки с термической обработкой.

Чтобы избежать коррозии, сверху наносится покрытие из никеля. Такой процесс производства реализовать в домашних условиях нереально. Разберемся, как сделать простой поисковый магнит своими руками.

Изготовление простого магнита

Сначала нужно подготовить все необходимое. Для изготовления магнита понадобятся скрепки, небольшие кусочки металла, различные предметы, например батарейка, магнит на холодильник. Еще понадобится небольшой гвоздь, с помощью которого проверяются у намагниченность скрепки. Лучше всего взять разные скрепки, большие и маленькие, с наличием покрытия и без него. Дальше порядок действий будет такой:

Можно пробовать разные типы металла, например шпильки и гвозди. Важно определить насколько силен получившийся магнит. Такой магнит не способен искать большие предметы, но притягивать гайки, болты он сможет.

Особенности изготовления электромагнита

Электромагниты получаются благодаря пропусканию электрического тока через металл. Таким образом создается магнитное поле. Разберемся, как сделать поисковый магнит такого вида самостоятельно. Для этого понадобятся такие предметы:

Дальше нужно выполнить ряд последовательных действий:

Рядом с металлическим предметом или скрепкой помещается магнит. Если все было сделано правильно, то скрепка будет быстро прилипать к нему.

Конечно, можно сделать магнит самостоятельно, но если вам нужен качественный и мощный, то лучше купить поисковый магнит в специализированном интернет-магазине «Оникс магнет» находящемся в Харькове. Доступные цены, оперативная доставка, широкий ассортимент – ключевые преимущества покупки.

Источник

Как сделать магнит в домашних условиях?

Как сделать магнит в домашних условиях: способ первый

Есть два варианта изготовления, каждый из которых имеет свои особенности. Вариант первый основывается на магнитном виниле и его применении. Берется винил, толщина которого должна быть не меньше 0,4 мм. Можно выбрать образец с глянцевым или матовым покрытием. А потом распечатать изображения на принтере (как обычные фотографии). Плюсами этого метода являются его простота и достаточно быстрое изготовление. Но не следует забывать о недостатках, так как сделать магнит будет не столь уж просто. Во-первых, небольшая толщина дает и небольшое притяжение. Во-вторых, это довольно дорогое удовольствие. В-третьих, качество таких магнитиков оставляет желать лучшего. Причиной этого является именно отпечаток принтера. Такой способ подходит для разовых заказов, когда нужен всего лишь один или два магнита.

Второй способ

Второй способ имеет другую технику выполнения. Он больше подойдет в том случае, если вы хотите узнать, как сделать магнит. Распечатываются обычные изображения (можно на фотобумаге, а можно и на обычном картоне). Затем нужно изображение заламинировать. Когда картинка готова, покупается магнит из винила и приклеивается к нашему ламинированному изображению.

Что вам необходимо иметь?

Оба эти способа хороши для изготовления в домашних условиях. Все, что вам потребуется для производства таких магнитов, это:
— Компьютер (обязательно наличие программы для редактирования изображений; на сегодняшний день самой лучшей является «Фотошоп»).
— Цветной струйный принтер (качество, конечно, должно быть хорошим).

— Инструменты для резки. Здесь можно выделить несколько нужных разновидностей. Винил легко режется даже обычными ножницами, но для того чтобы края магнитов были ровными, желательно воспользоваться специальными приспособлениями, например, роликовым резаком. Если позволяют средства, можно приобрести и режущий плоттер. Он позволит сэкономить исходный материал (потому что изображения можно будет подгонять под существующий формат).

Рекомендации о том, как сделать магнит
1. Форма не должна иметь изъянов, так как тогда магнит получится некачественным.
2. Заготовка должна быть объемной с одной стороны и иметь ровную поверхность для крепления с другой.

Выбор материала

Теперь следует выбрать материал для самого магнита. Это может быть полихлорвинил, различные смолы и пластмассы, а можно смешать гипс с клеем ПВА. Осталось залить готовый материал в формы и откачать вакуумным насосом воздух. После того как магнит застынет, окрашиваем его (желательно применять для этого жидкий пластик). Последний этап заключается в приклеивании нашего изображения к заготовке. С помощью этих нехитрых советов вопрос о том, как сделать магнит, больше не будет вас волновать.

Источник

Мощные магниты

С раннего детства человек не перестаёт удивляться поразительным способностям магнитов – притягивать к себе различные металлические предметы. Постоянные магниты (ПМ) – самый распространённый вид этого феномена. Их различают по силе магнитного поля. Существуют особо мощные магниты, созданные на основе сплавов из различных металлов.

Виды магнитов

Какие магниты бывают? Они могут быть трёх типов:

Постоянные магниты по составу разделяют на несколько видов:

Ферриты

Керамические ПМ, или ферриты, – самый распространённый вид постоянных магнитов. Они появились в 60-е годы прошлого века в результате успешных разработок нового магнитного сплава. Ферритовые ПМ на протяжении долгого времени сохраняют высокий уровень намагниченности. Однако сила их магнетизма сильно зависит от перепадов температуры окружающей среды.

Для удобного использования ферритовые изделия производят разной формы и величины. Магниты делают в виде цилиндров, колец, прямоугольных брусков и дисков. В последнее время появились ферритовые магниты с рым болтами для проведения поисковых работ, как в сыпучей, так и водной среде.

Неодимовые ПМ

Неодимовые – очень сильные магниты, делают их из сплава неодима, железа и бора. Источник постоянного магнитного поля представляет собой кристаллическую структуру из связанных между собой атомов в соответствии с формулой Nd2Fe14B. ПМ используется в различных отраслях промышленности, медицине, в электротехнической сфере, электронике и быту.

Самариево-кобальтовые сплавы

В сплаве содержится редкоземельный химический элемент – самарий. Металл обладает сильнейшими магнитными свойствами. Самариево-кобальтовые магниты (СКМ) обладают высокой устойчивостью к коррозии и температурным перепадам, не нуждаются в специальном защитном покрытии.

Богатые месторождения самария расположены в Китае. В этой стране налажено массовое производство СКМ. При определённых условиях самариевые изделия по своей силе превосходят самые мощные неодимовые магниты. СКМ изготавливают двух видов, соответствующих химическим формулам: SmCo5, Sm2Co17.

Важно! СКМ используются практически во всех отраслях промышленности. Магниты являются основой для создания ответственных деталей электродвигателей, генераторов, различных электротехнических приборов. Немаловажную роль СКМ играют в акустических системах, приводах жёстких дисков ПК и пр.

Альнико

Своё название ПМ получили от сокращения наименований составляющих сплава. Это алюминий, никель и кобальт (Альнико). В состав входит ещё железо. Помимо того, что сплавы обладают большим значением остаточной магнитной индукции (Br), они наделены высокой антикоррозионной стойкостью, а также сохраняют свои магнетические качества при высоких температурах (до 5500С). Преимуществом ПМ Альнико является то, что они гораздо дешевле СКМ.

Примером Альнико являются подковообразные изделия. Такая форма ПМ обеспечивает максимальное приближение полюсов друг к другу, что позволяет поднимать металлические предметы большого веса.

Одно из свойств альнико изделий – это то, что их можно легко размагничивать, в то же время материал быстро восстанавливает остаточную намагниченность во внешнем магнитном поле. Объясняется это явление низкой коэрцитивной силой.

Магнитопласты

С развитием различных промышленных технологий появилась потребность в ПМ, которые были бы в виде плоских гибких материалов. Проблема была решена с помощью напыления металлического на полимерный листовой материал. Для этого используют такие полимеры, как винил, полистирол, полиамид и пр. Полимерные магниты бывают как гибкими, так и жёсткими.

Одним из ярких примеров использования этих изделий является уплотнительное обрамление внутреннего периметра двери холодильника. Внутри резиновой рамки помещён магнитопласт, который плотно притягивает дверь к металлической поверхности корпуса холодильного агрегата.

К положительным качествам магнитопластов следует отнести следующие:

Электромагнит и демагнизатор

Электромагнит – устройство, создающее магнитное поле вокруг сердечника с намотанным проводом. Через витки пропускает ток. Ферритовый стержень в это время становится мощным магнитом.

Действие мощных электромагнитов можно наблюдать в сталеплавильных цехах по переработке металлолома. Мостовой кран опускает магнит в лом. Крановщик включает напряжение, и к электромагнитному диску прилипает несколько сот килограммов металла, который затем отправляют в плавильную печь, выключив ток.

Демагнитизатор действует в обратном порядке – снимает остаточное намагничивание с деталей различных устройств. Его используют там, где наведённые магнитные поля препятствуют работе электротехники и электроники.

Обратите внимание! По своей конструкции размагничиватель ничем не отличается от электромагнита. Разница состоит в том, что на катушку обмотки подаётся не постоянное, а переменное напряжение.

Про неодимовые магниты

Состав

Неодим – редкоземельный металл с наделённым природой мощным магнетизмом. В периодической системе химический элемент занимает 60 позицию. В чистом виде в природе не встречается. Его выделяют из такого вещества, как дидим, где он находится в смешанном состоянии с другими лантаноидами.

Несмотря на «редкоземельность», элемент довольно распространён в земной коре. Основная добыча металла сосредоточена в Китае.

В ответ на вопрос, что такое представляет собой неодимовый магнит, следует то, что это сплав из неодима и железа с добавлением бора. Для того чтобы получить такой сплав, исходящие компоненты приводят в порошкообразное состояние. После перемешивания состав запекают в специальной печи, заблаговременно помещая смесь в формовочные ёмкости.

Особенности

Использовать в чистом виде редкоземельный металл Nd не позволяют его слабая стойкость к коррозии и мягкость. Чтобы уменьшить эти недостатки, магниты стали делать из вышеупомянутого сплава. Удалось получить мощный магнит, не восприимчивый к коррозионным процессам, хорошо переносящий условия высокой температуры (до 1400С).

Применение

Неодимовые магниты нашли широкое применение в моторостроении для авиационной промышленности. В некоторых медицинских аппаратах НМ исполняют важную роль, как основные функциональные детали. В быту – это различные магнитики, которые крепят на холодильники. Из них также изготавливают разные игрушки-головоломки.

Из НМ получаются отличные держатели ножей на стенах кухонь. Для фиксации мебельных дверей в закрытом состоянии применяют магниты дисковой формы. Домашние умельцы изобретают различные бытовые приспособления, демонстрируя, что можно сделать из неодимового магнита.

В промышленном производстве неодимовые магнитные изделия применяют в различных фильтрационных системах для улавливания мельчайших металлических частиц. С помощью НМ очищают производственные площади от металлической стружки. Магнитами обрабатывают семена зерновых культур для повышения урожайности.

В картере двигателя автомобиля устанавливают пробку с неодимовым магнитом, которая выбирает металлическую крошку из моторного масла.

Можно ли изготовить своими руками

НМ стоят довольно дорого. Многие любители домашних самоделок пытаются узнать, как сделать самому мощный магнит из неодимового сплава. На самом деле производство НМ представляет собой сложный технологический процесс, который воспроизвести в бытовых условиях невозможно.

Дело в том, что сделать неодимовые магниты можно только с помощью порошковой металлургии. Изготовление НМ заключается в спекании порошков неодима, железа и бора. Сложный процесс связан со специальным технологическим оборудованием. Поэтому единственным способом обзавестись мощными магнитами неодимами – это воспользоваться разборкой списанной электроники либо других устройств.

Дополнительная информация. Сверлить или дробить неодимовые магниты категорически нельзя. При нарушении целостности магниты теряют свои свойства. То же происходит, если повредить магнитные поверхности.

Удивительные свойства магнитов всегда привлекали пытливые умы людей. Использование источников магнитного поля принесло мировой цивилизации немало ценных изобретений практически во всех сферах деятельности человечества.

Видео

Источник