Практический эксперимент по электромагнетизму: сборка и тест простого электромагнита

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• 6-вольтовая батарея
• Магнитный компас
• Маленький постоянный магнит
• Катушка 28 AWG магнитной проволоки (эмалированная медь)
• Большой болт, гвоздь или стальной стержень (предпочтительно мягкое железо)
• Электрическая изолента

Магнитная проволока — тонкая эмалированная медная проволока, позволяющая сотням витков быть намотанными в компактную катушку. Для эффективного электромагнита выбирайте магнитное ядро — мягкое железо или любой доступный стальной. Нержавеющая сталь не магнитна и не сработает.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 14: «Magnetism and Electromagnetism»

ОБУЧАЮЩИЕ ЦЕЛИ

• Применить правило левой руки для определения направления магнитного поля.
• Построить функциональный электромагнит и наблюдать его полюса.

СХЕМАТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

1. Накрутите один слой электрической изоленты вокруг стального ядра для защиты проволоки от абразии.
2. Начните наматывать магнитную проволоку. Держите катушку ровной и поддерживайте последовательное направление наматывания — никогда не меняйте с по часовой стрелки на против часовой стрелки.
3. Для точности закрепите стержень в патроне шлифмашинки и запустите дрель на низкой скорости для равномерной подачи проволоки. Эта техника обеспечивает равномерный интервал и снижает натяжение.
4. Продолжайте наматывать до нескольких сотен витков. Перекрытие допустимо; ключ — равномерность.
5. Закрепите готовую катушку одним или двумя слоями электрической изоленты.
6. Скейпите эмалевую изоляцию с обоих концов проволоки острым ножом или ножницами для экспозиции меди для соединения.
7. Соедините катушку с 6-вольтовой батареей используя перемыточные лиды.
8. Как только ток течет, катушка становится мощным магнитом. Используйте магнитный компас для идентификации северного и южного полюсов на каждом конце ядра.
9. Поместите постоянный магнит рядом с одним полюсом для наблюдения притяжения или отталкивания. Переверните постоянный магнит, чтобы увидеть, как меняется сила.
10. Для безопасного отключения никогда не касайтесь катушки двумя руками. Используйте одну руку или изолированные инструменты, чтобы избежать индуктивного кикбэка — безвредной, но заметной искры, вызванной внезапным прерыванием тока.

Электромагниты лежат в основе многих бытовых устройств: реле, электродвигатели, соленоиды, дверные звонки, зуммеры и магнитные головки принтеров и дисковых накопителей. Понимание их работы и соображений безопасности необходимо для любого начинающего электроинженера.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ

• Basic Electromagnetism and Electromagnetic Induction Worksheet