Электромагнит своими руками

Научно-исследовательская работа

На тему: «Электромагнит своими руками. Электромагнитная индукция»

Выполнил: Муслимов Магомед Заурович

ученик 10 класса МБОУ «Лингвистическая школа

им. Ю.Д. Дешериева»

Руководитель: Газбеков Бай-Али Супьянович

учитель физики МБОУ «Лингвистическая школа

им. Ю.Д. Дешериева»

Введение

Данный проект посвящен созданию простого электромагнита, который можно собрать из доступных материалов. В ходе работы над проектом ученики узнают основы электромагнетизма, а также научатся собирать простую электрическую цепь. В проекте рассматриваются основные принципы работы электромагнитов, их применение в быту и технике, а также принцип действия. Ученики получат практические навыки в работе с электрическими компонентами, что поможет им при дальнейшем изучении физики и электротехники.

Проект направлен на практическое изучение электромагнетизма через создание электромагнита.

Цель

Создание простого электромагнита и изучение принципов его работы.

Задачи

Собрать электромагнит, понять принципы электромагнетизма, представить результаты эксперимента

Ресурсы

Материалы: медная проволока, батарейка, металлический стержень. Время: 1-2 часа на выполнение проекта.

Актуальность. За магнитом стоит всё будущее, магнит может вырабатывать электричество. Мощный электромагнит применяют на заводах для переноски тяжёлых грузов и не только. Человек научился не только использовать естественные магниты, но и делать искусственные. С раннего детства я интересовался магнитами, а в восьмом классе на уроках физики я познакомился со свойствами магнита. И мне захотелось ещё больше узнать о них и попробовать сделать свой магнит.

Что мы называем магнитом?

Предмет, который может притягивать некоторые металлы, действовать на проводник с током, или другой магнит на расстоянии. Существуют следующие виды магнитов: Постоянные магниты. Электромагниты. 2 Постоянные магниты - наиболее привычный нам, вид магнитов. Они постоянные в том смысле, что будучи однажды намагничены, эти магниты сохраняют некоторый уровень остаточной намагниченности [2] Электромагнит – это туго намотанные на каркас витки провода, обычно с железным сердечником, который действует как постоянный магнит только тогда, когда по проводу течет ток

Из истории.

В 1820 г. датский физик Х.К. Эрстед (1777-1851) обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку. Однако магнитное поле отдельного проводника очень слабое. Наиболее сильным магнитным действием обладает проводник с током, свернутым в виде спирали, если в нее вставлен стальной сердечник. Катушка со стальным сердечником получила название электромагнита. В 1825 году английский инженер Уильям Стёрджен изготовил первый электромагнит, представляющий собой согнутый стержень из мягкого железа с обмоткой из толстой медной проволоки. Для изолирования от обмотки, стержень был покрыт лаком. При пропускании тока железный стержень приобретал свойства сильного магнита, но при прерывании тока он мгновенно их терял. Именно эта особенность электромагнитов и позволила широко применять их в технике. Электромагниты широко применяют в технике. Они применяются в телеграфе, телефоне и других устройствах. Электромагниты, обладающие большой подъемной силой, используют для переноски изделий из стали и чугуна.

Магнитное поле существует вокруг любого проводника с током, т.е. вокруг движущихся электрических зарядов. Электрический ток и магнитное поле не отделимы друг от друга. Магнитное поле самодельной катушки с током можно значительно усилить, если ввести в неё железный сердечник. Катушку с железным сердечником внутри называется электромагнитом.

Действие магнитного поля электромагнита зависит от силы тока в катушке: чем она больше, тем сильнее магнитное действие. Оно зависит от расстояния до тех предметов, с помощью которых мы хотим обнаружить магнитное действие тока (например, до железных скрепок): чем расстояние меньше, тем магнитное действие сильнее.

Применение электромагнитов

Переносной электромагнит представляет собой устройство, предназначенное для удержания материала на месте; примером может служить подъемный магнит. Тяговый электромагнит создает усилие и перемещает какой-либо предмет.^[8]

Электромагниты очень широко применяются в электрических и электромеханических устройствах, включая:

• Двигатели и генераторы

• Трансформаторы

• Реле

• Электрические звонки и зуммеры

• Громкоговорители и наушники

• Приводы, такие как клапаны

• Магнитная запись и оборудование для хранения данных: магнитофоны, видеомагнитофоны, жесткие диски

• Аппараты МРТ

• Научное оборудование, такое как масс-спектрометры

• Ускорители частиц

• Магнитные замки

• Оборудование для магнитной сепарации используется для отделения магнитных материалов от немагнитных, например, для отделения черных металлов от других материалов в металлоломе.

• Промышленные подъемные магниты

• магнитная левитация, используемая в поезде на магнитной подушке или в нескольких поездах

• Индукционный нагрев для приготовления пищи, производства и терапии гипертермии

Электрический ток, протекающий по проводу, создает магнитное поле вокруг провода из-за закона Ампера (см. Чертеж провода с магнитным полем). Чтобы сконцентрировать магнитное поле, в электромагните провод наматывается в катушку со множеством витков провода, лежащих бок о бок.^[2] Магнитное поле всех витков провода проходит через центр катушки, создавая там сильное магнитное поле.^[2] Катушка, имеющая форму прямой трубки (спирали), называется соленоидом.^[1][2]

Направление магнитного поля, проходящего через катушку с проводом, можно определить по правилу правой руки.^[13][14] Если пальцы правой руки обхватывают катушку в направлении протекания тока (обычного тока, движения положительного заряда) по обмоткам, то большой палец указывает на направление поля внутри катушки. Сторона магнита, с которой выходят силовые линии поля, называется северным полюсом.

Как изготовить электромагнит

Изучив литературу по данной теме, и собрав, все необходимые комплектующие, я приступил к изготовлению электромагнита. Мне понадобилось: изолирующая лента, медная проволока, металлический стержень (железный гвоздь), источник питания (батарейка Крона на 9В), переходник для Кроны, мелкие металлические предметы

Шаг 1. Я изолировал металлический стержень, используя изоленту.

Шаг 2. Намотал на изоляцию около двухсот витков медной проволоки. Гвоздь играет роль сердечника для увеличения магнитного поля витков. Оставил на обоих концах по 2 – 3 см для переходника

Шаг 3. Концы проволоки подключил к клеймам источники питания

Шаг 4. И поднес стержень к мелким металлическим предметам, которые под действием магнитного поля электромагнита намагнитились

Вывод:

При протекании тока через проводник, вокруг него создается магнитное поле. Это магнитное поле можно усилить, если придать проводнику форму катушки. Если в эту катушку поместить сердечник из ферримагнитного материала (например, железа), тогда он станет электромагнитом. Когда ток протекает по обмотке электромагнита, он создает магнитное поле, линии которого пронизывают сердечник, то есть ферримагнитный материал. Под действием этого поля, в сердечнике, мельчайшие области, которые обладают миниатюрными магнитными полями, принимают упорядоченное положение. В результате, их магнитные поля складываются, и образуется одно большое и сильное магнитное поле, способное притянуть большие предметы. Если ток в электромагните убрать, сердечник моментально теряет все свойства.

Заключение

Работая над проектом, я узнал, кто создал первый электромагнит, как он работает и, что в отличие от обычного магнита, он не только крепко притягивает груз, но и отпускает его в нужный момент. Цель работы достигнута – мне удалось собрать электромагнит. Изготовление его достаточно простое и малозатратное, надо лишь соблюдать аккуратность и последовательность сборки. Электромагнит является очень популярным изобретением, которое используют во многих сферах.

Электромагнит – это неотъемлемая часть большого количества различных механизмов. Это связано с его функциональностью и способностью в нужный момент «отключаться».

Электромагнит – это важное устройство, которое стало незаменимым во многих приборах благодаря особенностям работы. Сегодня электромагниты находятся в большинстве бытовых приборов и устройств, а учёные и конструкторы продолжают разработки по их усовершенствованию и получению новых уникальных продуктов с применением электромагнита. Этот электромагнит можно использовать как демонстрационный опыт на уроках физики в 8 классе при изучении «Электромагнитных явлений».

Литература.

1.Физика 8 класс. Пёрышкин А.В.

2.Учебный справочник школьника. под редакцией Алтынова П.И.