Elektromagnety

Část první: elektromagnet Elektrický proud procházející vodičem vyvolává magnetické pole. Více vodičů vedle sebe, navinutých do tvaru cívky, pak produkuje silnější magnetické pole. Když drát obtočíte kolem měkkého kovového jádra, efekty se zvětší. Dalšího zvětšení magnetického pole dosáhnete zvětšením proudu či počtu závitů. Takto jsou udělány elektromagnety. Jednoduchý elektromagnet si můžete vyrobit z dlouhého železného šroubu. Fungovat bude skoro každé železné jádro, ale šroub je nejjednoduší. Na konec šroubu nasaďte matku, takže na obou stranách je zakončení (matka a hlava šroubu). Šroub mezi hlavou a matkou omotejte papírem a papír přilepte, aby se nerozvinul. Nechte si kus drátu volného a začněte motat od jednoho konce ke druhému. Když dojdete na konec, motejte drát zase zpátky. Toto opakujte několikrát, dokud nemáte několik vrstev. Volné konce drátu musí být na protějších stranách. Drát upevněte. Nechte volných asi 30 cm a drát na konci ustřihněte. Konce drátů odizolujte. Když je pak připojíte k baterii, teče jimi elektrický proud a v okolí vašeho šroubu s cívkou se vytvoří magnetické pole. Baterie se velmi rychle vybíjí, proto ji zapojte jen na krátkou dobu. Když sestrojujete elektromagnet: · Nejlepší je použít měděný drát s tenkou vrstvou izolačního laku speciálně určený na vinutí cívek. Díky tenké izolaci namotáte více závitů na menší prostor. · Nejlepší jádro je z měkkého železa. Když použijete litinu nebo ocel, zůstanou tyto zmagnetované i po přerušení proudu. · Drát je od jádra většinou oddělen jednou nebo dvěmi vrstvami papíru, který slouží jako izolace. · Drát by měl být hladce navinut. · Vnější průměr elektromagnetu by neměl být větší než dvojnásobek průměru jádra. · Když namotáváte velkou cívku, ušetří vám čas, když ji přimontujete na ruční vrtačku. Trošku komplikovanější postup byl popsán v Experimentální elektřině pro chlapce (to se ještě v USA nestarali o emancipaci), od Willarda Doana, 1959. Tato konfigurace připomíná spíše podkovový magnet, který s oběma konci funguje při zvedání železných předmětů nejlépe. Uvědomte si, že tento návod je ze starších pramenů a proto musí být některé materiály nahrazeny jinými. Potřebujete následující materiály: · dva železné válečky, 45 mm dlouhé, o průměru 8 mm · jeden železný pásek 7 cm dlouhý, 1,5-2 cm široký a 3-5 mm silný · čtyři disky jakéhokoli tuhého plastu (např. novoduru), 2,5 cm v průměru a 1,5 mm silné · 30 m drátu o průměru 0,5 mm Jako jádra magnetu budou fungovat dva železné válečky.

Měly by být, pokud možno, z co nejměkčího železa. Dobře bude fungovat nezávitová část vratového šroubu, který může být změkčen žíháním. To znamená zahřát ho dočervena a pak ho nechat velmi pomalu chladnout. Jeden konec (o délce asi 6 mm) každého válečku opilujte, abyste zmenšili průměr na 6 mm. To zakončuje jádra (podívejte se na obrázek Fig. 6-3). Na výrobu drátěné cívky uřízněte čtyři disky, každý o průměru 2,5 cm z novoduru nebo jiného dobře izolujícího materiálu asi 1,5 mm silného. Uprostřed každého vyvrtejte dírku o průměru asi 8 mm tak, aby šel těsně nasunout na jádro a držel na něm. V discích u opilovaného konce vyvrtejte jednu malou dírku u jádra a druhou na kraji pro provlečení drátu. Cívka smontovaná dohromady by měla vypadat jako na obrázku Fig. 6-3. Přes jádro namotejte tři nebo čtyři vrstvy papíru jako izolaci. Teď jste připraveni na navinutí cívky. Každou cívku omotejte skoro celou měděným izolovaným drátem o průměru 0,5 mm. Závity namotejte tak hladce a těsně vedle sebe, jak je to jen možné. Žádný závit nesmí jít přes ostatní. Mezi každou vrstvu drátu dejte papír, například kancelářský nebo tenký balící papír. Je mnohem snadnější na něj drát namotávat a funguje jako izolace mezi jednotlivými vrstvami. Když jste s navinutím hotovi, překryjte je lepicí páskou. Jho, spojující cívky magnetu, se dá vyrobit z pásku měkkého železa 3-5 mm silného, 1,5-2 cm širokého a asi 7 cm dlouhého. Na obou stranách asi 5 mm od konce vyvrtejte díry pro šroubky. Symetricky od středu vyvrtejte dírky o průměru 6 mm, vzdálené od sebe 3 cm, do kterých těsně vsunete zúžené konce jader a roznýtujete je. Plochým pilníkem zahlaďte konce jader vyčnívající z cívky do roviny tak, aby libovolný plochý předmět přiložený na jádra těsně přiléhal. Teď s kompasem jako indikátorem a zdrojem napětí (baterií) určete, jak připojit cívky. Cívky musí být spojeny sériově, což znamená, že jedno jádro bude mít severní pól dole a druhé jádro tam bude mít jižní pól. Abyste takového spojení dosáhli, musíte buď spojit dva vnitřní konce cívky, nebo jeden vnitřní a jeden vnější konec. S jednoduchou baterií se dá tento magnet použít jen na krátkou chvíli nebo přerušovaně, aby se baterie hned nevybila. Když namotáte drát podle návodu, bude mít dokončená cívka odpor asi 2 ohmy. Z jednoho suchého článku dostanete proud 3/4 ampéru; se dvěma suchými články, 1,5 ampéru. Podkovový elektromagnet se dá ještě jednodušeji vyrobit ze šroubů podle následujícího obrázku.