Содержание
- Что такое магнетизм?
- Способы сделать магнит
- Делать свой собственный магнит
- Увеличение Силы
- Предупреждения
Все возможные способы изготовления постоянного магнита перечислены в тетради для студентов Джозефа Генри, которая хранится в Принстонском университете. Генри, американский физик 18-го века, известен - вместе с Майклом Фарадеем - как отец электрических технологий, поэтому неудивительно, что один из описанных им методов использует электричество. Оказывается, если у вас правильный тип металлического стержня и достаточно электроэнергии, электромагнитная индукция может превратить стержень в сильный постоянный магнит. Насколько сильно? Определенно сильнее, чем магнит на холодильник.
Что такое магнетизм?
Магнетизм и электричество не только связаны между собой, они являются двумя сторонами одной медали, и именно феномен электромагнитной индуктивности, открытый независимо Генри и Фарадеем, привел к этой реализации. Электроны имеют спин, который дает каждому атому небольшое магнитное поле. Возможно заставить электроны внутри определенных металлов вращаться в том же направлении, и это придает металлу магнитные свойства. Список металлов, которые делают это, не длинный, но железо - один из них, и, поскольку сталь сделана из железа, она также может быть намагничена.
Способы сделать магнит
Генри упоминает методы превращения обычного железного или стального прута в магнит:
Конечный результат каждого метода состоит в том, чтобы заставить электроны в стержне вращаться в одном направлении. Поскольку электричество состоит из электронов, можно предположить, что последний метод является наиболее эффективным.
Делать свой собственный магнит
Вам нужен стержень из стали, железа или другого материала, который может намагничиваться. (Подсказка: других вариантов нет.) Стальной гвоздь 10d или больше - идеальный вариант. Если вы не уверены, что это сталь, используйте маленький магнит для проверки. Вам также понадобится одна или две ножки из изолированного медного провода и источник питания, такой как D-элементная батарея или низковольтный трансформатор, который можно подключить к розетке. Если вы выбираете трансформатор, убедитесь, что у него есть клеммы, к которым вы можете подключить провода.
Чтобы намагнитить гвоздь, оберните проволоку вокруг него, образуя как можно больше витков. Это хорошо, чтобы перекрыть провод поверх катушек, которые вы уже намотали. Сила индуктивного поля и вашего магнита увеличивается с увеличением количества катушек, поэтому будьте щедрыми. Оставьте концы проводов свободными и снимите один дюйм изоляции, чтобы вы могли подключить их к источнику питания.
Подсоедините провода к источнику питания и включите питание. Оставьте питание на минуту или около того, а затем выключите его. Проверьте гвоздь, удерживая его над железными опилками. Теперь он должен намагничиваться и притягивать опилки, даже когда питание отключено.
Увеличение Силы
Вы можете увеличить силу магнита, увеличив количество катушек. Например, если вы удваиваете количество катушек, вы удваиваете силу индуктивного поля. Однако, когда вы увеличиваете длину провода для этого, вы увеличиваете электрическое сопротивление, которое уменьшает количество тока, протекающего через провод. Поскольку ток, являющийся движением электронов, создает поле, индуктивная сила снижается. Сдвиньте эту потерю тока, увеличив напряжение, либо изменив настройку на трансформаторе, либо используя батарею большего размера.