Как построить электромагнит?

Я хочу сделать электромагнит, который может поднять скрепку над землей с небольшого расстояния (вероятно, от 7 до 8 дюймов). Я наивно думал сделать электромагнит как простую задачу (из-за коротких видеороликов, которые кажутся такими простыми), и я больше беспокоился о том, чтобы сделать достаточно большой, чтобы выполнить эту задачу. Однако я не могу сделать даже маленький электромагнит! Я пробовал так много способов:

  1. Гвоздь с изолированным проводом, обернутым вокруг него
  2. Гвоздь с прямой медной проволокой, обернутой вокруг него
  3. Различные батареи (много раз)
  4. Новый гвоздь
  5. Соскоблите внешнее покрытие с гвоздя с помощью изолированной проволоки, обернутой вокруг него.
  6. Гантель со всем изолированным проводом, обернутым вокруг нее (видно на фотографиях)

Я всегда следил за тем, чтобы гвоздь или гантель были ферромагнитными (к ним прилипал магнит на холодильник). Я всегда следил за тем, чтобы провод был плотно обмотан. Я убедился, что намотал проволоку в том же направлении на втором слое (номер 6). Я почти уверен, что этот вопрос заставил некоторых знающих людей, которые используют этот форум, съежиться, но я просто пытаюсь учиться.

введите описание изображения здесь

Эта 9-вольтовая батарея теперь мертва. Не просто замените его, возможно, вам повезет больше с мощной ячейкой 1,5 В. Но диапазон 8 дюймов? без шансов.
От 7 до 8 дюймов — большое расстояние, по крайней мере, для электромагнита такого же или меньшего размера. Завернуто плотно - не так важно. Много поворотов - гораздо важнее. Кажется, у вас есть несколько десятков витков очень толстого провода, вам нужны тысячи, чтобы работать от слаботочной батареи, такой как PP3. С этими несколькими витками вольт на много ампер был бы более подходящим.
Возможно, есть способ сделать то, что вы хотите сделать, но вам нужно будет сделать это совсем другим способом. Вероятно, вам нужно подумать о том, что вы можете спасти и как вы можете это собрать.
@ user-1818839 Спасибо, хотя мне любопытно, почему более низкое напряжение будет работать лучше?
Потому что с таким количеством витков вам нужен большой ток, и вам нужна батарея, которая может его обеспечить. Если вы можете измерить сопротивление этой обмотки, вы можете рассчитать ток от 1,5 В.
Если вы полны решимости соблюдать это расстояние, попробуйте сначала поэкспериментировать с магнитным замком, бывшим в употреблении или утилизируемым. Большинство из них работают от 12 вольт постоянного тока или 24 вольт переменного тока. Спросите у местного установщика дверей или у слесаря, есть ли у них старый, с которым вы могли бы поэкспериментировать.
Инженерное дело — это дисциплина чисел и математики. Вы должны ожидать, что все, что собрано без предварительного расчета его производительности, скорее всего, не будет работать так, как вы ожидали. Поведение электромагнитов регулируется хорошо понятными математическими соотношениями. Если вы подставите параметры своей конструкции в эти уравнения, они точно скажут вам, насколько сильным будет магнитное поле. Как вы рассчитали ожидаемое поле? Казалось бы, ошибка была именно в этом расчете. Если бы вы могли показать, что вы рассчитали, мы могли бы помочь найти ошибку.

Ответы (5)

Извините, но вам нужно найти новый проект. Чтобы поднять скрепку на 8 дюймов, потребуется чрезвычайно мощный магнит.

Если вы все еще хотите увидеть, что вы можете сделать, вам нужно изменить свой выбор проволоки. Стандартный изолированный провод, такой как вы используете, имеет слишком толстую изоляцию и сильно уменьшает количество витков, которые вы можете сделать. Вам нужно заглянуть в магнитную проволоку. Мало того, что вы получите больше витков, изоляция намного лучше сопротивляется нагреву, чем обычная изоляция, и это станет важным.

Вам также нужно перестать возиться с батареями и приобрести регулируемый блок питания. Если вам действительно нужно использовать батареи, вам нужно приобрести пару дешевых DVM и, по крайней мере, контролировать ток, который вы пропускаете через катушку. Если вы одновременно проверите напряжение батареи, вы будете поражены тем, насколько низким станет напряжение.

Если вы доберетесь до того типа магнита, который ищете, вам также необходимо узнать о датчиках температуры и о том, как их считывать. Причина этого в том, что вы будете рассеивать значительную мощность в катушке, и если вы не обеспечите адекватное охлаждение внутренней части катушки, это приведет к таким неприятным последствиям, как возгорание.

Спасибо, я подобрал немного магнитной проволоки, и скоро должен прибыть мой блок питания. Я также принял решение переехать в гараж, а не оставаться в комнате с ковровым покрытием. Я так долго думал, что электромагнит не работает, но это были просто мои зажимы типа «крокодил». Увидев магнитное притяжение, создаваемое моей текущей установкой, я теперь понимаю, что мне повезет, если я получу притяжение в один дюйм😅. еще раз спасибо
Еще в моей юности шестьдесят лет назад самым популярным аккумулятором для такого рода вещей был «сухой элемент № 6». Огромная штука с на пару порядков большей токовой способностью, чем прямоугольная "транзисторная радио" батарейка на 9В.
@Will - Вы должны быть осторожны с источниками питания. Если вы просто покупаете настенную панель, она может не выдавать свой номинальный ток, если нагрузка слишком мала. Опять же, я настоятельно рекомендую вам приобрести цифровой мультиметр для измерения тока катушки. Это, по крайней мере, убережет вас от плохого соединения.
Автомобильный аккумулятор обеспечивает огромное количество тока, достаточное, чтобы поджечь ваш магнит (срочно, не делайте этого). Кроме того, ваш телефон будет измерять магнитные поля (в теслах), если вы загрузите приложение типа датчиков.
Чтобы уточнить проблему расстояния: если мы моделируем магнит как монополюс, сила падает как 1 / r ^ 2, поэтому мощность, необходимая для 7 дюймов, почти в 500 раз больше, чем требуется для 1/. 10 дюймов. Если мы смоделируем его как диполь, то сила упадет как 1/r^3, что даст отношение более 4000 между 7 дюймами и 1/10 дюйма.

Некоторые факты о магнетизме, о которых вы, возможно, не знаете или не понимаете:

  1. Для заданного расстояния в материале магнитному потоку, вероятно, в 100–2000 раз труднее проходить через воздух, чем через гвоздь или другие случайные магнитные материалы, которые у вас могут быть.
  2. Наибольшая магнитная сила проявляется, когда магнит может притягивать кусок железа, который образует замкнутый путь для магнитного потока, когда он добавляется к пути.
  3. Катушка электромагнита имеет очень малое сопротивление, поэтому требуется очень небольшое напряжение, чтобы пропустить через нее большой ток.
  4. Все аккумуляторы имеют внутреннее сопротивление. Когда батарея работает с очень малым сопротивлением, ток определяется внутренним сопротивлением батареи. Внутреннее сопротивление определяется физическим размером. D-клетки обладают гораздо меньшим сопротивлением, чем клетки AAA. 9-вольтовые батареи представляют собой 6 крошечных элементов, установленных друг на друга. Эти элементы в сумме дают гораздо более высокое сопротивление, чем элемент AAA.
  5. Магниты часто изображаются в форме буквы «U» или «подковы». Это объясняется одним из приведенных выше пунктов.
  6. Сильные электромагниты изготавливаются с использованием сотен или тысяч витков провода.
  7. Для изготовления магнитов используется специальная проволока, называемая «магнитная проволока». Для этого есть веская причина.
Спасибо @Neil_UK. Я написал пункт 1 после того, как бегло взглянул на график, а затем неправильно скопировал то, на что смотрел. Я уточню это еще немного.

Вот пример электромагнита, который вы можете купить: Электромагнит ELECALL .

В техническом описании показано, что самая мощная модель (ELE-P100/40) может работать от 12 вольт при 1 ампер (12 Вт).

техническая спецификация

Подъемная сила на различных высотах показана в этом техническом паспорте:

техническое описание2

Таким образом, он может поднять груз массой 24 кг (прикрепленный к металлической пластине) с высоты 1 мм.

Он может поднять:

  • 13 кг на 2 мм
  • 5 кг на 3 мм
  • 3,5 кг на 4 мм
  • 2,5 кг на 5 мм
  • 1,8 кг на 6 мм
  • 1 кг на 7 мм
  • 1 кг на 8 мм
  • 0,7 кг при 9 мм
  • 0,5 кг на 10 мм

Постройте эти числа, используя Excel, а затем добавьте линию тренда «силы». Это дает уравнение y=48,246x^(-1,908). Это близко к отношению обратного квадрата , однако после определенной точки оно переходит в отношение обратного куба (я просто не уверен, где будет эта точка).

Предполагая, что соотношение обратных квадратов все еще сохраняется, кажется возможным , что вы могли бы поднять 1-граммовую скрепку на расстоянии 7 дюймов (однако я думаю, что соотношение обратных кубов сработает до того, как вы доберетесь до этой высоты). Вам придется поэкспериментировать, чтобы увидеть, возможно ли это.

Как правило, сила начинает падать по отношению к кубу расстояния, когда расстояние находится в том же масштабе, что и расстояние между полюсами магнита.
@jpa Мне интересно, можно ли поставить один электромагнит поверх другого с прокладкой между ними, чтобы эффективно сформировать более длинный электромагнит. Это увеличило бы высоту зоны обратного квадрата.
Электромагнит, указанный в ответе, специально сконструирован так, чтобы полюса сближались достаточно близко друг к другу для обеспечения высокой удерживающей силы. У U-образного магнита с большим расстоянием досягаемость будет больше, хотя максимальная сила вблизи магнита меньше.

Вы можете посмотреть видео Electroboom о койлганах , чтобы увидеть, что может случиться с электромагнитами...

Убедитесь, что вы правильно наматываете провод при сборке электромагнита. Расположенные рядом обмотки, несущие ток в противоположных направлениях, компенсируют магнитное поле друг друга — вам нужно намотать электромагнит так, чтобы ток шел в одном направлении во всех витках катушки.

Другое дело, используйте сердечник из мягкого железа, а не гвозди и гантели, потому что они сделаны из стали. Это поможет вам лучше сфокусировать магнитный поток.

Вместо изолированного провода используйте тонкий эмалированный провод (голый провод, покрытый прозрачной эмалью). Это позволит разместить больше витков на единицу длины. Толщина изоляции провода, которым вы сейчас пользуетесь, занимает много места.

Мощность магнитной силы пропорциональна силе тока, а также количеству витков в обмотке электромагнита. Увеличьте любой из них, чтобы сделать ваш магнит сильнее.

Как построить электромагнит?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v