Электроника:Эксперименты/Основные концепции и испытательное оборудование/Эксперимент по электромагнетизму

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Эксперимент по электромагнетизму[1]

Оборудование и материалы

  • 6-вольтовая батарея
  • Магнитный компас
  • Маленький постоянный магнит
  • Катушка с магнитной проволокой 28 калибра AWG
  • Большой болт, гвоздь или стальной стержень
  • Электроизоляционная лента (в просторечье – изолента)

Магнитная проволока — это термин для тонкого медного провода с эмалевой изоляцией вместо резиновой или пластиковой изоляции. Небольшой размер и очень тонкая изоляция позволяют намотать много «витков» в компактную катушку.

Вам понадобится достаточно магнитной проволоки, чтобы намотать сотни витков вокруг болта, гвоздя или другой стальной формы в форме стержня.

Обязательно выберите болт, гвоздь или стержень с магнитными свойствами. Нержавеющая сталь, например, немагнитна и не может использоваться в качестве катушки электромагнита!

Идеальным материалом для этого эксперимента является мягкое железо, но подойдёт и любая общедоступная сталь.

Ссылки по теме

Цели эксперимента

  • Применение «правила левой руки»
  • Конструкция электромагнита

Принципиальная схема

Рис. 1. Схематическая диаграмма: Источник питания, катушка индуктивности, магнит.
Рис. 1. Схематическая диаграмма: Источник питания, катушка индуктивности, магнит.

Иллюстрации

Рис. 2. Иллюстрация: Источник питания, катушка индуктивности, магнит, компас.
Рис. 2. Иллюстрация: Источник питания, катушка индуктивности, магнит, компас.

Ход эксперимента

Оберните стальной стержень (или болт, или гвоздь) одним слоем изоленты, чтобы защитить провод от истирания.

Намотайте несколько сотен витков проволоки на стальной стержень, сделав катушку максимально ровной.

Можно накладывать проволоку внахлёст, и можно наматывать её так же, как леска обычно намотана на рыболовную катушку.

Единственное обязательное правило, которому вы должны следовать, это то, что все витки должны вращаться вокруг грифа в одном и том же направлении (никаких поворотов с часовой стрелки на против часовой стрелки!).

Я обнаружил, что сверлильный станок отлично подходит для намотки катушек: зажмите стержень в патроне дрели, как если бы это было сверло, затем включите двигатель на медленной скорости и дайте ему выполнить намотку!

Это позволяет подавать проволоку на стержень очень устойчиво и равномерно.

После того, как вы обернули несколько сотен витков провода вокруг стержня, оберните один или два слоя изоленты поверх катушки, чтобы закрепить провод на месте.

Соскоблите эмалевую изоляцию с концов проводов катушки для подключения к перемычкам, затем подключите катушку к аккумулятору.

Когда электрический ток проходит через катушку, он создаёт сильное магнитное поле: по одному «полюсу» на каждом конце стержня.

Это явление известно как электромагнетизм. Магнитный компас используется для определения «северного» и «южного» полюсов электромагнита.

При включённом электромагните (подключённом к батарее) поместите постоянный магнит рядом с одним полюсом и отметьте, есть ли сила притяжения или отталкивания.

Если изменить ориентацию постоянного магнита, то увидите, что в силе притяжения/отталкивания разницы нет.

Электромагнетизм имеет множество применений, включая реле, электродвигатели, соленоиды, дверные звонки, зуммеры, механизмы компьютерных принтеров и «пишущие» головки магнитных носителей (магнитофоны, дисководы).

Вы можете заметить значительную искру всякий раз, когда аккумулятор отсоединяется от катушки электромагнита: искрение намного сильнее, чем то, что возникает при простом коротком замыкании аккумулятора. Эта мини-дуга является результатом выброса высокого напряжения, возникающего всякий раз, когда ток, проходящий через катушку, внезапно прерывается.

Данный эффект известен как индуктивная отдача (или реактивное сопротивление катушки) и способен вызвать небольшой, но безвредный удар током!

Чтобы избежать этого удара, необходимо, чтобы ваши части тела не замыкали цепь при отключении питания!

Используйте только одну руку, когда отключаете катушку, и вы будете в полной безопасности.

Это явление будет рассмотрено более подробно в следующей главе (где мы продолжим экспериментировать с цепями постоянного тока).

См.также

Внешние ссылки