Выпуск 22  От теории к практике  Электромагнит

Магнитное поле существует не только вокруг магнитов. Его можно создать с помощью... электрического тока. Да, не удивляйтесь. Едва только в каком-либо проводнике установится электрический ток, как вокруг этого проводника сразу же возникает магнитное поле.

Чтобы убедиться в этом, достаточно провести простой опыт с уже хорошо знакомой вам цепью, состоящей из батарейки, лампочки, ключа и соединительных проводов. Расположите рядом с одним из этих проводов магнитную стрелку на подставке или компас и замкните цепь выключателем. Одновременно со вспышкой лампочки магнитная стрелка отклонится. Выключите лампочку, и стрелка вернется в первоначальное положение.

Что же подействовало в этом опыте на стрелку?

Несомненно, ее отклонило создаваемое электрическим током магнитное поле. Поле это, однако, очень слабое. Чтобы значительно усилить его действие, нужно провод свернуть в спираль или намотать в виде катушки, а еще лучше — навить его на железный стержень — сердечник.

Изготовьте такую катушку с железным сердечником.

Для этого возьмите большой железный гвоздь диаметром 4—5 мм и хорошо отожгите его в печке или на огне: нагрейте докрасна и дайте ему медленно охладиться. Будьте при этом очень осторожны с огнем! Снимите с гвоздя наждачной бумагой окалину, а затем острой гранью напильника спилите конец гвоздя и шляпку, чтобы концы его стали плоскими. Получившийся железный стержень —это сердечник для катушки.

Далее нужно изготовить каркас. Вырежьте из плотной бумаги заготовку размером 50х50 мм и обмотайте ее вокруг сердечника, предварительно смазав клеем. После высыхания клея получится трубочка — шейка каркаса, она должна свободно надеваться на сердечник и сниматься с него. Поэтому клеем нужно намазать только часть ее, не касающуюся железа.

Из картона вырежьте две щечки для каркаса и наденьте их с двух сторон на шейку. На концы шейки намотайте узкие (шириной 3 мм) полоски бумаги, смазанные клеем. Они образуют упорные венчики, прочно удерживающие щечки. Дайте клею хорошо просохнуть.

На готовый каркас намотайте 20—25 м медного провода с эмалевой изоляцией диаметром 0,2-0,3 мм, оставив концы (выводы) длиной по 100 мм. Наматывайте провод аккуратно, виток к витку, между отдельными рядами прокладывайте тонкую бумагу. Закончив намотку, закрепите выводы проводников ниткой и зачистьте их концы от изоляции. В готовую катушку вставьте железный сердечник.

Теперь можно приступить к испытанию изготовленной катушки. Разложите на столе мелкие железные предметы: гвоздики, скрепки, булавки и пр.

Сначала убедитесь, что ни железный сердечник, ни катушка не обладают свойствами магнита —не притягивают железные предметы. Затем соберите цепь по схеме, приведенной на рисунке (на этой схеме катушка с железным сердечником условно изображена в виде прямоугольника). Обратите внимание на то, что в этой цепи катушка с железным сердечником является потребителем энергии. Поднесите катушку со вставленным в нее сердечником к твоздику или булавке и замкните цепь выключателем. Теперь гвоздик, булавка притянутся к сердечнику и будут держаться до тех пор, пока вы не разомкнете цепь.

Катушка с железным сердечником превратилась в магнит! Точнее, в электромагнит: ведь притяжение заметно проявляется только при протекании по катушке электрического тока.

Если изменить направление тока в катушке (поменяв местами ее выводы, присоединенные к другим элементам цепи), то изменятся и полюсы электромагнита: северный полюс станет южным, а южный — северным. Магнитная стрелка компаса сразу обнаружит и отметит это изменение.

Силу притяжения вашего электромагнита можно увеличить, придав его сердечнику форму буквы П. Изогните сердечник (или изготовьте П-образный сердечник из другого гвоздя) и наденьте катушку на один из его концов. У вас получится электромагнит, который можно использовать в различных моделях, например в модели подъемного крана.

На заводах и фабриках подъемные краны с мощными электромагнитами применяют для переноски тяжелых железных грузов. Они поднимают многотонные слитки, собирают мелкую стружку лучше самого искусного дворника. И при этом очень удобны в обращении: включил ток — магнит крепко схватывает груз, выключил ток — и он послушно выпускает груз там, где нужно.

Описанную в предыдущем разделе магнитную викторину можно изготовить в «электромагнитном варианте», вмонтировав в указатель вопросов вместо постоянного магнита самодельный электромагнит. Такой электромагнит изготавливают из железного стерженька или гвоздя (без шляпки) диаметром 4—5 мм. На сердечник намотайте катушку медной эмалированной проволоки (диаметром 0,1 мм—10—12 м). Самодельный электромагнит уложите вместо постоянного магнита внутрь указателя вопросов, а концы обмотки выведите наружу к источнику тока — батарее 3336Л и кнопке. Принципиальная схема включения этого электромагнита остается такой же, как и в схеме, показанной на рисунке. Теперь стрелка указателя ответов будет поворачиваться на оси лишь при нажатии кнопки.

Нужную полярность подключения батареи к электромагниту определите опытным путем (при неправильном подключении стрелка указателя ответов будет указывать на секцию, диаметрально противоположную секции, содержащей верный ответ).

Недостаток этой викторины — постоянство угла между секциями обоих колец. Поэтому участники игры быстро раскрывают ее «секрет». Но можно несколько и усложнить прибор.

Для этого нужно конструкцию указателя вопросов в отгадывающем устройстве выполнить так, чтобы его красную стрелку можно было поворачивать в горизонтальной плоскости, изменяя угол между направлением этой стрелки и осью спрятанного внутри магнита. С этой целью можно, например, не приклеивать красную стрелку указателя вопросов, а укрепить ее на деревянном стерженьке-оси. Тогда для различных картонных кругов с вопросами и ответами можно будет задавать заранее (при их изготовлении) различные углы: 45, 90, 135° и др. Перед началом игры с каждым новым картонным кругом нужно будет устанавливать соответствующий угол поворотом красной стрелки на указателе вопросов.

по книге "Первые шаги в электротехнику"
авторы М.А. Галагузова, Д.М. Комский