Электромагниты

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ Г.МОСКВЫ

ТРОИЦКИЙ И НОВОМОСКОВСКИЙ АДМИНИСТРАТИВНЫЙ ОКРУГ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА 2067

Фестиваль  Образование. Наука. Производство.

Проект по физике:

"Электромагниты".

Работу выполнили

 ученики 8"Б" класса

ГБОУ СОШ №2067

 Демьянов Глеб и Демьянов Семён

Научный руководитель:

 учитель физики

 Малюшицкая Маргарита Николаевна

Москва. 2014г.

Содержание:

Введение:                                                                                                     3 стр.

А) Актуальность проекта                                     3 стр.

Б) Цели                                                                    3 стр.

В) Задачи                                                                3 стр.                                                                                      

Классификация электромагнитов                                  4 стр.                                          

Из истории создания электромагнитов                    5 стр.

Применение электромагнитов                           12 стр.

Устройство электромагнита                                                  13 стр.

Опыты                                                                                                              15 стр.

Модель электромагнитного крана, сделанная своими руками                                                                                                             16 стр.

Электромагниты в книге рекордов Гинесса      17 стр.

Опрос                                                                                                                18 стр.

Заключение                                                                                              19 стр.

Список использованной литературы                         19 стр.

Интернет - ресурсы                                                                         19 стр.

Введение.

  Актуальность темы "Электромагниты":

Электромагниты получили настолько широкое распространение, что трудно назвать область техники, где бы они не применялись в том или ином виде. Они содержатся во многих бытовых приборах - электробритвах, магнитофонах, телевизорах и т.п. Устройства техники связи - телефония, телеграфия и радио невообразимы без их применения. Электромагниты являются неотъемлемой частью электрических машин, многих устройств промышленной автоматики, аппаратуры регулирования и защиты разнообразных электротехнических установок. Разработан очень перспективный метод очистки крови с помощью электромагнитов при серьезных заражениях, которые не поддаются медикаментозной очистке. Без электромагнитов наша жизнь в современном мире была бы немыслима, она стала бы намного сложнее и проблематичнее,

многие идеи и задумки были бы неосуществимы.

Цели нашего проекта:

• рассказать нашим сверстникам-ученикам о пользе и устройстве электромагнитов в жизни человека, идущего в одну ногу со временем;
• попробовать создать действующую модель электромагнитного крана.

Задачи нашего проекта:

• самим изучить устройство электромагнита;
• узнать в каких отраслях промышленности применяются электромагниты;
• постигнуть историю создания электромагнитов и понять какие трудности возникали у ученых при создании первых электромагнитов.

Методы исследования:

• эксперимент.

Классификация электромагнитов

  Электромагнит представляет собой электротехническое устройство, состоящее обычно из токопроводящей обмотки и ферромагнитного сердечника, который намагничивается (приобретает свойства магнита) при прохождении по обмотке электрического тока, и притягивающегося якоря. Электромагнит используют в основном для создания магнитного потока  (в электрических машинах) и усилия (в приводных механизмах).

  В зависимости от способа создания магнитного потока и характера действующей намагничивающей силы электромагниты подразделяют на 3 группы: электромагниты постоянного тока нейтральные, электромагниты постоянного тока поляризованные, электромагниты переменного тока. У нейтральных электромагнитов сила притяжения зависит только от величины магнитного потока и не зависит от направления тока в обмотке; при отсутствии тока в обмотке магнитный поток, а следовательно, сила притяжения практически равны нулю. У поляризованных электромагнитов создаётся 2 независимых магнитных потока: поляризующий, который образуется обычно полем постоянного магнита (иногда другого электромагнита), и рабочий магнитный поток, который возникает под действием намагничивающей силы рабочей или управляющей обмотки. Если ток в них отсутствует, на якорь действует сила притяжения, созданная поляризующим магнитным потоком. Действие такого электромагнита зависит как от величины магнитного потока, так и от направления электрического тока в рабочей обмотке. В электромагнитах переменного тока питание обмотки осуществляется от источника переменного тока, а магнитный поток периодически изменяется по величине и направлению, в результате чего сила притяжения пульсирует от нуля до максимального значения с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока.

  В зависимости от способа включения обмотки различают  электромагниты с последовательными и параллельными обмотками.

Обмотки последовательного включения, работающие при заданном токе, выполняются с малым числом витков большого сечения. Ток, проходящий по такой обмотке, практически не зависит от ее параметров, а определяется характеристиками потребителей, включенных последовательно с обмоткой.

Обмотки параллельного включения, работающие при заданном напряжении, имеют, как правило, весьма большое число витков и выполняются из провода малого сечения.

  По характеру работы обмотки электромагниты разделяются на работающие в длительном, прерывистом и кратковременном режимах.

По скорости действия электромагниты могут быть с нормальной скоростью действия, быстродействующие и замедленно действующие. Это разделение является несколько условным и свидетельствует главным образом о том, приняты ли специальные меры для получения необходимой скорости действия.

ИЗ ИСТОРИИ 
СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

Перед тем как электромагниты стали широко использоваться в промышленности, на транспорте и во множестве других областей, их, естественно, испытывали в лабораториях. И прежде чем перейти к периоду, когда электромагниты стали средством исследования, такими, как сейчас, интересно вернуться к тем временам, когда магниты были объектом исследования, когда очевидное было не таким очевидным, когда электромагнит был скорее диковинкой, к которой неизвестно как подступиться.

Сейчас трудно себе представить, насколько тяжело было тогда проектировать магниты. Ведь даже закон Ома инженерам в то время не был известен.

Первые магниты были сделаны "как бог на душу положит". Однако не любая форма давала хороший результат. Случайно получилось так, что Стерджен¹ в первом же своем магните угадал очень удачную форму - подковообразные магниты изготовляются до сих пор. Отсутствие опыта и элементарной методики расчета магнитов привело к тому, что некоторые формы магнитов, изготавливавшиеся в то время, были, на теперешний взгляд, просто абсурдными.

Так, трехпалый магнит не мог бы успешно работать, так как магнитные потоки каждого стержня в большой мере противодействуют друг другу - поток одного стержня должен замкнуться по второму стержню, где он действует встречно собственному потоку этого стержня.

Уильям Стерджен¹ — британский физик,  электротехник и изобретатель, создал первые электромагниты и изобрёл первый английский работающий электродвигатель.

Родился в Уиттингтоне, недалеко от Канфорта, графство Ланкашир, и в детстве был учеником сапожника. Он вступил в армию в 1802 году, и сам обучался математике и физике. В 1824 году он стал преподавателем науки в военной семинарии Ост-Индской компании в Аддискомбе, графство Суррей, а в следующем году он создал свой первый электромагнит. Он показал его силу, поднимая кусок железа весом девять фунтов (~ 4 кг) с помощью железного сердечника весом семь унций (~ 200 г), обёрнутого проводом, через которую тёк ток от единственной кислотной медно-цинковой батареи. В 1825 году Стёрджен изобрёл современный компас с помощью концепции электромагнетизма. В 1828 году он реализовал на практике идею Ампера о соленоиде.

В 1832 году он был назначен лектором в Аделаидской галерее практической науки в Лондоне, где впервые продемонстрировал электродвигатель на постоянном токе. В 1836 году Стерджен изобрёл гальванометр. Стерджен был близким соратником Джона Питера Гассиота и Чарльза Винсента Уолкера, и все трое сыграли важную роль в создании Лондонского Электрического общества в 1837 году. В 1840 году он стал начальником Королевской викторианской галереи практической науки в Манчестере. Он тесно общался с Джоном Дэвисом, одним из учредителей галереи, и его студентом Джеймсом Прескоттом Джоулем. Этот круг в дальнейшем был расширен и включил Эдварда Уильяма Бинни и Джона Ли. Галерея была закрыта в 1842 году, и он зарабатывал на жизнь лекциями и показами. Он умер в Прествиче в 1850 году.

Негодной, на современный взгляд, оказывается и очень часто употреблявшаяся конструкция, в которой один магнит составлен из трех более мелких и намотанных отдельно. Ясно, что в промежутках между этими маленькими магнитами магнитные поля двух соседних стержней будут уничтожать друг друга.

Лабораторные магниты того периода изготовлялись на глазок. Никакой теории, которая позволила бы заранее предсказывать свойства магнитов, не существовало. Первый вклад в теорию магнита внесли русские ученые Ленц и Якоби, указавшие на связь подъемной силы электромагнита и произведения силы тока в катушках на число витков.

После Ленца и Якоби крупный вклад в теорию расчета магнитов внесли англичане братья Гопкинсоны, которые предложили метод учета "насыщения" - явления, давно замеченного проектировщиками магнитов. Это явление заключается в том, что в магните заданной формы после некоторого предела нельзя никаким увеличением тока в катушках увеличить его подъемную силу. Современная теория связывает это явление с тем, что при достижении известного намагничивающего тока все ранее расположенные беспорядочно элементарные магнитики (диполи) железа (ферромагнетика) оказываются ориентированными в одном направлении и при дальнейшем усилении намагничивающего тока увеличения числа магнитиков, ориентированных в одном направлении, не происходит.

Наступала новая эра усиления мощности магнитов, но не путем увеличения их размеров, а путем совершенствования их формы и борьбы с насыщением.

Нельзя сказать, чтобы эта борьба была очень успешной. За сто лет этой напряженной войны физиков с непокорным "насыщающимся" железом индукция поля в магнитах возросла всего лишь в два с половиной раза.

Над этой проблемой работали видные физики и электротехники - Фарадей, Беккерель, Томсон.

Что могли физики противопоставить природе? Только очень точный учет и полное использование природных свойств материалов. И вот появляются магниты с короткими коническими полюсами, массивными стальными магнитопроводами и громадными катушками.

Магниты быстро прибавляют в весе - теперь в большей степени за счет катушек. Если в 1881 году самый большой в мире лабораторный магнит весил около тонны, то в 1930 году уже около ста двадцати тонн.

Первым отметку "50 000 гаусс" пересек в 1903 году профессор Грей из Глазго. Ему удалось это сделать, применив мощные катушки, близко придвинутые к коническим полюсам.

Интересная идея была предложена профессором Перо в 1914 году: полюсах, использовать третью, охватывающую собой рабочую зону машин. Перо достиг 51 000 гаусс².

Профессор Беккерель в Парижском музее естественной истории смог добиться к 1914 году лишь 55 000 гаусс; три других самых мощных магнита того времени - Вейсса в Цюрихе, Кайзера в Бонне и Эймса в США - работали на уровне 45 000 гаусс.

Нужно отметить, что создание Беккерелем магнита с индукцией свыше 50 000 гаусс было воспринято физиками всего мира как крупная сенсация. "Гигантский", "мощнейший",- писали об этом электромагните газеты. Всего лишь десятипроцентное увеличение поля стоило многих трудов и ухищрений. Однако самая главная роль в достижении этого поля принадлежала использованию для полюсов нового материала - сплава железа с кобальтом, который насыщается при индукции, на несколько процентов большей, чем ранее использовавшиеся материалы. Потребляя 22 киловатта мощности, электромагнит создавал в междуполюсном промежутке поле 55 000 гаусс. При замене феррокобальтовых наконечников железными поле снизилось до   52000 гаусс.

Гаусс²  — единица измерения магнитной индукции 

Если расстояние между полюсами составляло 2 миллиметра и полезный объем - 14 кубических миллиметров (то есть объем, в который можно было поместить лишь небольшой образец), то достигнутое поле составляло 59 000 гаусс. Когда объем рабочего поля был уменьшен до 0,5 кубического миллиметра (полюса по сути дела прикасались), поле возросло до 65 000 гаусс. Электромагнит был обмотан тысячью витков медной трубки, по сечению которой шел ток, а по полости - охлаждающая вода. 

Магнит охлаждался так хорошо, что мог работать хоть круглые сутки. Другие магниты, не имевшие искусственного охлаждения, не могли за счет сильного нагрева работать подряд более двух часов.

Надежды на то, что электромагнит гораздо большей мощности, возможно в миллион гаусс (эрстед), можно будет построить в ближайшие годы, выразили на Международном конгрессе электриков в 1914 году Гийом, директор международного бюро мер и весов, и Перрен - сорбоннский профессор физики. Они полагали, что по стоимости электромагнит будет равен военному дредноуту (12-14 миллионов долларов) и потребует для создания нескольких лет.

Однако даже такой ценой не удалось бы повысить индукцию электромагнитов до миллиона гаусс (эрстед). Даже сейчас такое длительное поле является недостижимой мечтой для физиков.

И виновно в этих "разбитых мечтах" не в последнюю очередь насыщение.

В тридцатых годах в Белле-Ви, под Парижем, вступает в строй самый большой и тяжелый из всех когда-либо построенных лабораторных магнитов. Этот магнит был построен с целью изучения магнетизма Французской Академией наук. Его отличительной особенностью, кроме громадного веса, явилось введение полюсных наконечников из особого сплава - пермендюра, который имеет несколько большую индукцию насыщения, чем сталь. Это позволило достичь большего поля. Но и оно составляло лишь 52 000 гаусс при произведении силы тока на количество витков, равном 500 000. Длина магнита - 630 сантиметров, высота - 275 сантиметров, вес - 120 тонн.

В 1934 году в университете шведского города Уппсала вступает в строй новый мощный магнит. Он отличается от французского магнита тем, что полюсы имеют значительно большую конусность, а катушки и сам полюс имеют меньшую высоту. Этот электромагнит, рассчитанный Дрейфусом, оказался гораздо эффективнее французского. Он весит лишь 30 тонн, но с его помощью можно достигнуть в том же объеме индукции, равной примерно 58 000 гаусс. В этом магните полюса притягиваются друг к другу с силой более 60 тонн.

С тех пор было построено много мощных магнитов, но парижский и уппсальский до сего времени остаются рекордсменами - первый по весу, второй - по эффективности.

Сейчас почти каждая физическая лаборатория имеет электромагнит: магниты используются для изучения свойств веществ в сильных полях, испытания новых материалов, в современных уникальных измерительных приборах, в квантовой электронике, при исследовании взаимодействий атомных частиц, для медицинских и биологических исследований.

Эти магниты выпускаются за рубежом и в нашей стране серийно специальными фирмами. Они не являются рекордными, однако с их помощью можно при небольшом весе магнита (порядка тонн) получить в довольно значительном объеме поле в 40 000 - 50 000 гаусс, нужное для исследований. По сравнению с парижским или уппсальским магнитами они кажутся просто крошками.

К сожалению, нам не пришлось стать свидетелями использования магнита гораздо более грандиозного, чем уппсальский или парижский.

Самый грандиозный исследовательский магнит, который, однако, не был построен, был предложен знаменитым американским изобретателем Т. А. Эдисоном³. В начале девяностых годов прошлого столетия он предложил создать необычайно мощный приемник, который бы регистрировал электромагнитные процессы на Солнце. Проект заключался в следующем. В городе Огдене, штат Нью-Джерси, есть отвесная скала из магнитного железняка, весящая не менее ста миллионов тонн. Если бы обмотать эту скалу большим количеством проволоки так, чтобы скала играла роль гигантского сердечника колоссального электромагнита, то с помощью этого электромагнита, в силу его большой индуктивности, можно было бы следить за изменением магнитного состояния Солнца.

Сейчас, конечно, в таком магните нет необходимости. Электромагнитные процессы и Солнце можно хорошо изучать с помощью радиотелескопов и других приборов, хотя и громоздких, но все-таки в тысячи раз более легких и удобных, чем "магнитная скала" в городе Огдене. Однако для своего времени идея Эдисона была удивительно смелой и передовой.

Томас Алва Эдисон³  — всемирно известный американский изобретатель и предприниматель. Он усовершенствовал телеграф, телефон, киноаппаратуру, разработал один из первых коммерчески успешных вариантов электрической лампы накаливания, изобрёл фонограф. Именно он предложил использовать в начале телефонного разговора слово «алло».

В 1877 году Эдисон зарегистрировал в Бюро изобретений фонограф. Появление фонографа вызвало всеобщее изумление. Демонстрация первого устройства была немедленно осуществлена в редакции журнала «Сайнтифик Америкэн». Сам изобретатель видел одиннадцать перспективных областей для применения фонографа: запись писем, книги, обучение красноречию, воспроизведение музыки, семейные записки, запись речей, область реклам и объявлений, часы, изучение иностранных языков, запись уроков, соединение с телефоном[24].

В 1878 году Эдисон посетил в Ансонии Вильяма Валаса, который работал над электрическими дуговыми лампами с угольными электродами. Валас подарил Эдисону динамо-машину вместе с комплектом дуговых ламп. После этого Томас начинает работу в направлении усовершенствования ламп. В апреле 1879 года изобретатель установил решающее значение вакуума при изготовлении ламп. А уже 21 октября 1879 года Эдисон закончил работу над лампочкой накаливания с угольной нитью, ставшей одним из крупнейших изобретений XIX века. Величайшая заслуга Эдисона была не в разработке идеи лампы накаливания, а в создании практически осуществимой, широко распространившейся системы электрического освещения с прочной нитью накала, с высоким и устойчивым вакуумом и с возможностью одновременного использования множества ламп.

      Пример еще более смелой, но, однако, неправильной идеи можно взять из рассказа А. И. Куприна "Тост", действие которого происходит в 2906 году. Вот что сделали, по словам Куприна, ученые из "Электроземной магнитной ассоциации".

"Они решили обратить земной шар в гигантскую электромагнитную катушку и для этого обмотали его с севера до юга спиралью из стального троса длиною около четырех миллиардов километров, на обеих полюсах они воздвигли электроприемники и соединили все уголки земли бесчисленным множеством проводов".

Грандиозность этой идеи не оправдывается здравым смыслом. Каждому школьнику известно, что электричество в катушке может возникать лишь при изменении магнитного поля, которое ее пронизывает. Эдисон хотел наблюдать именно за изменениями магнитного поля солнца. Поскольку магнитное поле земли подвержено лишь весьма незначительным изменениям, вряд ли из этого грандиозного магнита можно было бы извлечь электроэнергию и вообще какую-нибудь пользу.

Применение электромагнитов

  Большинство технических применений магнитов основывается на их способности притягивать и удерживать железные предметы. В этих применениях электромагниты имеют огромные преимущества перед постоянными магнитами, ибо изменение силы тока в обмотке электромагнита позволяет быстро изменять его подъемную силу.

  Электромагниты с большой подъемной силой применяются в технике для весьма различных целей. Например, электромагнитный подъемный кран применяется на металлургических и металлообрабатывающих заводах для переноски железного лома и готовых изделий. На металлообрабатывающих заводах часто применяют также станки с так называемыми магнитными столами, на которых обрабатываемое железное или стальное изделие закрепляется притяжением сильных электромагнитов. Достаточно включить ток, чтобы надежно закрепить изделие в любом положении на столе; достаточно выключить ток, чтобы освободить его.

  В последние годы мощные электромагниты с огромной площадью полюсов получили новые важные применения при конструировании ускорителей.


 Когда нужно получить очень сильное магнитное поле, хотя бы и в небольшом пространстве, применяют электромагниты с полюсными наконечниками в виде усеченных конусов. Такие электромагниты применяются преимущественно в физических лабораториях для опытов с сильными магнитными полями.

  Для специальных целей строят электромагниты и других типов. Врачи, например, применяют электромагниты для удаления из глаза случайно попавших в него железных опилок.

  Наиболее широкая и важная область применения электромагнитов — электрические машины и аппараты, входящие в системы промышленной автоматики, в аппаратуру регулирования, защиты электротехнических установок. В составе различных механизмов электромагниты используются в качестве привода для осуществления необходимого поступательного перемещения (поворота) рабочих органов машин или для создания удерживающей силы. Примером таких электромагнитов могут служить электромагниты грузоподъёмных машин, электромагниты муфт сцепления и тормозов, электромагниты, применяемые в различных пускателях, контакторах, выключателях, электроизмерительных приборах и т. п. В связи с широтой применения конструктивное исполнение, размеры, потребляемая мощность электромагнитов находятся в широких пределах.

Устройство электромагнита

  При всем разнообразии встречающихся на практике электромагнитов они состоят из основных частей одинакового назначения. К ним относятся катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой, неподвижная часть магнитопровода, выполняемого из ферромагнитного материала (ярмо и сердечник) и подвижная часть магнитопровода (якорь). В некоторых случаях неподвижная часть магнитопровода состоит из нескольких деталей (основания, корпуса, фланцев и т. д.). а)

  Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода воздушными промежутками и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соответствующим деталям приводимого в действие механизма.

Количество и форма воздушных промежутков, отделяющих подвижную часть магнитопровода от неподвижной, зависят от конструкции электромагнита. Воздушные промежутки, в которых возникает полезная сила, называются рабочими; воздушные промежутки, в которых не возникает усилия в направлении возможного перемещения якоря, являются - паразитными.

Поверхности подвижной или неподвижной части магнитопровода, ограничивающие рабочий воздушный промежуток, называют полюсами.

  В зависимости от расположения якоря относительно остальных частей электромагнита различают электромагниты с внешним притягивающимся якорем, электромагниты со втягивающимся якорем и электромагниты с внешним поперечно движущимся якорем.

Характерной особенностью электромагнитов с внешним притягивающимся якорем является внешнее расположение якоря относительно обмотки. На него действует главным образом рабочий поток, проходящий от якоря к торцу шляпки сердечника. Характер перемещения якоря может быть вращательным (например, клапанный электромагнит) или поступательным. Потоки рассеяния у таких электромагнитов практически не создают тягового усилия, и поэтому их стремятся уменьшить. Электромагниты этой группы способны развивать достаточно большое усилие, но обычно применяются при сравнительно небольших рабочих ходах якоря.

  Особенностью электромагнитов со втягивающимся якорем являются частичное расположение якоря в своем начальном положении внутри катушки и дальнейшее перемещение его в катушку в процессе работы. Потоки рассеяния у таких электромагнитов, особенно при больших воздушных зазорах, создают определенное тяговое усилие, в результате чего они являются полезными, особенно при сравнительно больших ходах якоря. Такие электромагниты могут выполняться со стопом или без него, причем форма поверхностей, образующих рабочий зазор, может быть различной в зависимости от того, какую тяговую характеристику нужно получить. 

Электромагниты со втягивающимся якорем могут развивать усилия и иметь ход якоря, изменяющиеся в очень большом диапазоне, что обусловливает их широкое распространение.

  В электромагнитах с внешним поперечно движущимся якорем  якорь перемещается поперек магнитных силовых линий, поворачиваясь на некоторый ограниченный угол. Такие электромагниты обычно развивают сравнительно небольшие усилия, но они позволяют получать изменения тяговой характеристики и высокий коэффициент возврата.

  В каждой из трех перечисленных групп электромагнитов в свою очередь имеется ряд конструктивных разновидностей, связанных как с характером протекающего по обмотке тока, так и с необходимостью обеспечения заданных характеристик и параметров электромагнитов. 

Опыты

Существует мнение, что электромагнит, сердечник которого сделан из отожженного металла, сохраняет магнитные свойства на некоторое время даже если электромагнит уже не соединен с источником тока. Мы решили проверить так ли это.

Оборудование: изоляционный провод, намотанный на отожженный ферромагнитный сердечник  (отожженный гвоздь), батарея (4,5 B), железные детали.

Мы взяли отожженный гвоздь, намотали на него изоляционный провод и присоединили получившийся электромагнит к батарее. При прохождении электрического тока по обмотке, сердечник приобрел магнитный свойства (начал притягивать железо). Когда мы отсоединили электромагнит от батареи, большинство железных деталей упало, но некоторые остались висеть, все еще притягиваемые электромагнитом.

То же самое мы решили проделать только уже с неотожженным гвоздем, в качестве сердечника. Оказалось, что уже не подключенный к батарее электромагнит с сердечником, изготовленным из неотожженного гвоздя, сохранил больше магнитных свойств, чем электромагнит, сердечник которого сделан из отожженного железа.

Мы захотели проделать тот же опыт и сделать электромагнит только уже не из одного, а из пяти гвоздей, обмотав их изоляционным проводом. Когда электромагнит не был соединен с батареей, он сохранил столько же магнитных свойств как и электромагнит с сердечником, изготовленным из одного гвоздя.

Модель электромагнитного крана, сделанная своими руками

  Основываясь на плане создания электромагнитного крана, изложенном в книге В.А. Смирнова, мы решили сделать собственный. Мы сделали из картона катушку с втулкой по середине и склеили ее с двумя крышками, изготовленными из пенопласта. На верхней крышке предварительно сделали отверстия и приделали два крючка. Дали катушке хорошо просохнуть. После этого в катушку вставили сердечник. Для сердечника мы взяли кровельное железо, отожженное на спиртовке до появления на поверхности окалины, после остывания железа мы ее сбили и протерли листы наждачной бумагой. Затем мы вырезали прямоугольные полоски и аккуратно сложили их в катушку так, что они полностью заполнили втулку, но при этом их концы выступали на 2 мм сверху и снизу. После мы зачистили выступающие концы напильником. Потом намотали медный провод в изоляции длиной    1 м, диаметром 0,3 мм в 8 слоев плотно друг к другу прилегающими рядами, оставили концы провода для присоединения к батарее.

  После создания электромагнита мы приступили непосредственно к сборке самого крана, изготовляя его части из фанеры и реек. Приделали к основанию крана большую катушку; наверху к рабочей стреле прикрутили еще одну, только поменьше. Через большую и маленькую катушки провели провод длиной 1 м и присоединили к крану сам электромагнит. Подключили концы провода к батарее. Электромагнит начал притягивать железные детали.

Электромагнитный кран готов!

Электромагниты в книге рекордов Гиннеса

Самый тяжёлый электромагнит

  Самый тяжёлый в мире электромагнит имеет диаметр 60 м и весит 36 тысяч тонн. Он был сделан для синхрофазотрона мощностью 10 ТэВ, установленного в Объединённом институте ядерных исследований в Дубне, Московская обл.

Самый большой электромагнит

  Крупнейший в мире электромагнит является частью детектора L3, используемого в экспериментах на большом электрон-позитронном коллайдере Европейского совета ядерных исследований, Швейцария.

Электромагнит 8-угольной формы состоит из ярма, изготовленного из 6400 т низкоуглеродистой стали, и алюминиевой катушки весом 1100 т. Элементы ярма, весом до 30 т каждый, были изготовлены в СССР. Катушка, сделанная в Швейцарии, состоит из 168 витков, закреплённых электросваркой на 8-угольной раме. Ток силой 30 тыс. ампер, проходящий по алюминиевой катушке, создает магнитное поле мощностью 5 килогауссов.

  Габариты электромагнита, превосходящие высоту 4 этажного здания, составляют 12х12х12 м, а общий вес равен 7810 т. На его изготовление ушло больше металла, чем на постройку Эйфелевой башни.

Опрос

Мы решили провести тестирование учеников нашей школы, восьмиклассников, на знание сведений об электромагнитах. Ученикам было задано три вопроса: Чего нет в устройстве электромагнита? Кто изобрел первый электромагнит? Сколько весит самый большой электромагнит в мире? Вот ответы наших сверстников:

Правильные ответы на вопросы: Что лишнее в устройстве электромагнита? (Магнит); Кто изобрел первый электромагнит в мире? (Стерджен); Сколько весит самый большой электромагнит в мире? (36 тысяч тонн).

Интернет-ресурсы:

http://physiclib.ru/books/item/f00/s00/z0000045/st010.shtml

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82

http://class-fizika.narod.ru/8_m3.htm

http://electricalschool.info/spravochnik/apparaty/499-jelektromagnity.html

http://electricalschool.info/spravochnik/apparaty/431-sravnenie-jelektromagnitov-postojannogo.html

http://www.electromagnit.ru/