วิธีทำแม่เหล็กไฟฟ้าที่บ้าน

แม่เหล็กไฟฟ้า – แม่เหล็กประดิษฐ์ที่สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นและกระจุกตัวอยู่ในแกนเฟอร์รารีอันเป็นผลมาจากการที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดที่อยู่รอบ ๆ เมื่อส่งกระแสผ่านขดลวดแกนที่อยู่ภายในจะได้รับคุณสมบัติของแม่เหล็กธรรมชาติ

ขอบเขตของแม่เหล็กไฟฟ้านั้นกว้างขวางมาก พวกเขาจะใช้ในเครื่องจักรไฟฟ้าและอุปกรณ์ในอุปกรณ์อัตโนมัติในทางการแพทย์ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ประเภทต่าง ๆ บ่อยครั้งที่แม่เหล็กไฟฟ้าและโซลีนอยด์ถูกนำมาใช้เพื่อเคลื่อนย้ายกลไกบางประเภทและในโรงงานสำหรับการยกโหลด

ยกตัวอย่างเช่นยกแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกลไกที่สะดวกมากมีประสิทธิผลและประหยัด: ไม่จำเป็นต้องมีเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงเพื่อรักษาความปลอดภัยและปล่อยสินค้าที่ขนส่ง ก็เพียงพอแล้วที่จะวางแม่เหล็กไฟฟ้าไว้บนโหลดที่ขนส่งและเปิดกระแสไฟฟ้าในขดลวดของแม่เหล็กไฟฟ้าและภาระจะดึงดูดไปยังแม่เหล็กไฟฟ้าและเพื่อปลดปล่อยมันจากภาระคุณเพียงแค่ต้องปิดกระแสไฟฟ้า

การออกแบบของแม่เหล็กไฟฟ้านั้นทำซ้ำได้ง่ายและที่สำคัญคือไม่มีอะไรนอกจากแกนและขดลวดของตัวนำ ในบทความนี้เราจะตอบคำถามว่าจะสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยมือของคุณเองได้อย่างไร?

แม่เหล็กไฟฟ้า (ทฤษฎี) อย่างไร

หากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำสนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นรอบตัวนำนี้ เนื่องจากกระแสสามารถไหลได้เมื่อปิดวงจรเท่านั้นตัวนำจึงควรเป็นวงปิดเช่นวงกลมซึ่งเป็นวงปิดที่ง่ายที่สุด

ก่อนหน้านี้ตัวนำที่ม้วนเป็นวงกลมมักจะถูกใช้เพื่อสังเกตการกระทำของกระแสบนเข็มแม่เหล็กที่อยู่ตรงกลาง ในกรณีนี้ลูกศรอยู่ในระยะที่เท่ากันจากทุกส่วนของตัวนำทำให้ง่ายต่อการสังเกตผลของกระแสบนแม่เหล็ก

เพื่อเพิ่มผลกระทบของกระแสไฟฟ้าบนแม่เหล็กมันเป็นไปได้ก่อนที่จะเพิ่มกระแส อย่างไรก็ตามหากคุณเดินไปรอบ ๆ ตัวนำที่มีกระแสไหลผ่านรอบสองรอบมันครอบคลุมแล้วผลของกระแสบนแม่เหล็กจะเพิ่มเป็นสองเท่า

ดังนั้นการกระทำนี้สามารถเพิ่มขึ้นได้หลายครั้งโดยการปัดเศษจำนวนตัวนำที่เหมาะสมรอบ ๆ วงจรที่กำหนด ร่างกายนำไฟฟ้าที่เกิดขึ้นประกอบด้วยแต่ละรอบจำนวนที่สามารถสุ่มได้เรียกว่าขดลวด

นึกถึงวิชาฟิสิกส์ของโรงเรียนกล่าวคือเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำ สนามแม่เหล็กเกิดขึ้น. หากตัวนำถูกรีดเป็นขดลวดเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กของการหมุนรอบทั้งหมดจะเกิดขึ้นและสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะมีความแข็งแรงกว่าตัวนำเดี่ยว

โดยหลักการแล้วสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้านั้นไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับสนามแม่เหล็กถ้าเรากลับไปที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้าสูตรของแรงฉุดก็จะมีลักษณะดังนี้:

F = 40550 ∙ B²∙ S

โดยที่ F คือแรงฉุดกิโลกรัม (แรงยังวัดได้ในนิวตัน 1 กก. = 9.81 นิวตันหรือ 1 นิว = 0.102 กิโลกรัม); B - อุปนัย, T; S คือพื้นที่หน้าตัดของแม่เหล็กไฟฟ้า, m2

นั่นคือแรงฉุดของแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กพิจารณาสูตรของมัน:

นี่ U0 คือค่าคงที่แม่เหล็ก (12.5 * 107 Gn / m), U คือค่าการซึมผ่านของแม่เหล็ก, N / L คือจำนวนรอบต่อหน่วยความยาวของขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า, I คือความแรงของกระแส

ตามด้วยแรงแม่เหล็กที่ดึงดูดสิ่งนั้นขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสไฟฟ้าจำนวนรอบและอัตราการแทรกซึมของแม่เหล็ก ถ้าไม่มีแกนในขดลวดสื่อจะเป็นอากาศ

ด้านล่างเป็นตารางการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์สำหรับสื่อต่าง ๆ เราเห็นว่าในอากาศมันเป็น 1 ในขณะที่ในวัสดุอื่น ๆ มันมีมากกว่าสิบหรือหลายร้อยเท่า

ในวิศวกรรมไฟฟ้าโลหะพิเศษใช้สำหรับแกนมักเรียกว่าเหล็กหรือหม้อแปลงไฟฟ้า ในแถวที่สามของตารางคุณจะเห็น "เหล็กกับซิลิกอน" ซึ่งการซึมผ่านของแม่เหล็กแบบสัมพันธ์คือ 7 * 103 หรือ 7000 GN / m

นี่คือค่าเฉลี่ยสำหรับเหล็กหม้อแปลง มันแตกต่างจากปกติเพียงเนื้อหาซิลิกอนเดียวกัน ในทางปฏิบัติความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กนั้นขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กที่ใช้ แต่เราจะไม่ลงรายละเอียด อะไรทำให้แกนในขดลวด แกนเหล็กจะช่วยเพิ่มสนามแม่เหล็กของขดลวดประมาณ 7000-7500 เท่า!

สิ่งที่คุณต้องจำไว้ก่อนเริ่มต้นคือมันขึ้นอยู่กับวัสดุหลักภายในขดลวด การเหนี่ยวนำแม่เหล็กและแรงที่แม่เหล็กไฟฟ้าจะดึงขึ้นอยู่กับมัน

การปฏิบัติ

หนึ่งในการทดลองที่ได้รับความนิยมมากที่สุดที่แสดงให้เห็นถึงการเกิดขึ้นของสนามแม่เหล็กรอบ ๆ ตัวนำคือประสบการณ์กับเศษโลหะ ตัวนำนั้นถูกปกคลุมด้วยแผ่นกระดาษและเศษแม่เหล็กถูกเทลงบนมันจากนั้นกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านตัวนำและชิปจะเปลี่ยนตำแหน่งของมันอย่างใดบนแผ่น นี่เกือบจะเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า

แต่สำหรับแม่เหล็กไฟฟ้าดึงดูดเพียงเศษโลหะไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเสริมความแข็งแกร่งตามที่กล่าวมา - คุณจำเป็นต้องสร้างแผลม้วนบนแกนโลหะ ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือลวดทองแดงหุ้มฉนวนรอบ ๆ ตะปูหรือสายฟ้า

แม่เหล็กไฟฟ้านั้นสามารถดึงดูดพิน, แครปี้และสิ่งที่คล้ายกันได้

ในฐานะที่เป็นสายไฟคุณสามารถใช้สายใดก็ได้ใน PVC หรือฉนวนอื่น ๆ หรือลวดทองแดงในฉนวนวานิชประเภท PEL หรือ PEV ซึ่งใช้สำหรับขดลวดของหม้อแปลงลำโพงมอเตอร์ ฯลฯ คุณสามารถค้นหาใหม่ทั้งในขดลวดหรือย้อนกลับจากหม้อแปลงเดียวกัน

10 ความแตกต่างของการผลิตแม่เหล็กไฟฟ้าในคำง่าย ๆ :

1. ฉนวนกันความร้อนตลอดความยาวของตัวนำจะต้องเหมือนกันและไม่บุบสลายเพื่อไม่ให้เกิดความผิดพลาดระหว่างทาง

2. ขดลวดควรไปในทิศทางเดียวกับแกนด้ายนั่นคือคุณไม่สามารถโค้งงอลวด 180 องศาและไปในทิศทางตรงกันข้าม นี่คือความจริงที่ว่าสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะเท่ากับผลรวมของพีชคณิตของแต่ละเทิร์นหากคุณไม่ได้ลงรายละเอียดดังนั้นการเลี้ยวของแผลในทิศทางตรงกันข้ามจะสร้างสนามแม่เหล็กของเครื่องหมายตรงกันข้ามซึ่งเป็นผลของสนามจะถูกลบออกและเป็นผลให้ความแข็งแกร่งของสนามแม่เหล็ก และหากมีจำนวนรอบการเลี้ยวเท่ากันในทิศทางเดียวและอีกทิศทางหนึ่งแม่เหล็กจะไม่ดึงดูดสิ่งใดเลยเนื่องจากทุ่งจะหยุดซึ่งกันและกัน

3. ความแรงของแม่เหล็กไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสและขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขดลวดและความต้านทาน ความต้านทานของขดลวดขึ้นอยู่กับความยาวของลวด (ยิ่งยาวยิ่งใหญ่) และพื้นที่หน้าตัดของมัน (ยิ่งส่วนหน้าตัดยิ่งใหญ่ความต้านทานน้อยกว่า) สามารถคำนวณได้โดยประมาณตามสูตร - R = p * L / S

4. หากกระแสไฟฟ้าสูงเกินไปขดลวดจะไหม้

5. ด้วยกระแสตรง - กระแสจะมากกว่ากระแสสลับเนื่องจากอิทธิพลของการเหนี่ยวนำการเกิดปฏิกิริยา

6. เมื่อทำงานกับกระแสสลับ - แม่เหล็กไฟฟ้าจะชนและสั่นสนามของมันจะเปลี่ยนทิศทางตลอดเวลาและแรงฉุดของมันจะน้อยลง (สองเท่า) กว่าเมื่อทำงานกับค่าคงที่ ในกรณีนี้แกนกลางสำหรับขดลวดกระแสสลับทำจากแผ่นโลหะรวมตัวกันในขณะที่แผ่นเหล็กถูกแยกออกจากกันโดยการเคลือบเงาหรือชั้นบาง ๆ ของระดับ (ออกไซด์) ที่เรียกว่า blends - เพื่อลดการสูญเสียและกระแส Foucault

7. ด้วยแรงฉุดที่เหมือนกันแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับจะมีน้ำหนักสองเท่าและขนาดจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ

8. แต่ก็คุ้มค่าที่จะพิจารณาว่าแม่เหล็กไฟฟ้า AC นั้นเร็วกว่าแม่เหล็ก DC

9. แกนแม่เหล็กไฟฟ้า DC

10. แม่เหล็กไฟฟ้าทั้งสองประเภทสามารถทำงานได้ทั้งแบบกระแสตรงและแบบกระแสสลับคำถามเดียวก็คือพลังงานชนิดใดที่มันจะมีการสูญเสียและความร้อนจะเกิดขึ้น

3 แนวคิดเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้าจากเครื่องมือที่ไม่ได้ใช้งานจริงในทางปฏิบัติ

ตามที่ได้กล่าวไปแล้ววิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าคือการใช้แท่งโลหะและลวดทองแดงโดยการยกหนึ่งและอีกอันสำหรับกำลังที่ต้องการ แรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์นี้ถูกเลือกตามสังเกตุจากความแรงของกระแสและความร้อนของโครงสร้าง เพื่อความสะดวกคุณสามารถใช้หลอดด้ายหรือสิ่งที่คล้ายกันและภายใต้รูด้านในของมันเลือกแกน - สายฟ้าหรือเล็บ

ตัวเลือกที่สองคือการใช้แม่เหล็กไฟฟ้าเกือบทำเสร็จ ลองนึกถึงอุปกรณ์สวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้า - รีเลย์ตัวเริ่มแม่เหล็กและคอนแทคเตอร์ สำหรับใช้กับกระแสตรงและแรงดันไฟฟ้า 12V จะสะดวกในการใช้ขดลวดจากรีเลย์ยานยนต์ สิ่งที่คุณต้องทำก็คือถอดเคสออกแบ่งหน้าสัมผัสที่สามารถเคลื่อนย้ายได้และเชื่อมต่อสายไฟ

สำหรับการทำงานที่ 220 หรือ 380 โวลต์จะสะดวกในการใช้คอยส์ แม่เหล็กเริ่มและคอนแทคพวกมันมีบาดแผลบนเขี้ยวหมูและสามารถถอดออกได้ง่าย เลือกแกนตามพื้นที่หน้าตัดของหลุมในขดลวด

ดังนั้นคุณสามารถเปิดแม่เหล็กจากเต้าเสียบและสะดวกในการปรับความแข็งแรงของมันหากคุณใช้ตัวต้านทานกระแสไฟฟ้าหรือ จำกัด กระแสด้วยความช่วยเหลือของความต้านทานที่ทรงพลังเช่น เกลียว nichrome.