Jak vyrobit opravdu velký elektromagnet

Elektromagnety dokážou vytvořit silné magnetické pole pouhým průchodem elektrického proudu vinutím drátu kolem železného jádra. Zvětšením proudu se přímo zvyšuje síla magnetu – s dostatečným napájením může být elektromagnet silnější než jakýkoli přírodní magnet a využívá se např. při zvedání aut nebo v magnetické rezonanci (MRI).

Krok 1 – Návrh elektromagnetu

Drát o průřezu 20 AWG unese přibližně 3 A. Při napájení 12 V z autobaterie tedy potřebujeme celkový odpor 4 Ω (12 V ÷ 3 A). Odpor 20 AWG je 0,0119 Ω na stopu, což znamená, že je potřeba 336 ft (≈ 102 m) drátu, aby byl odpor celého vinutí 4 Ω.

Krok 2 – Rozměry a materiál

Jako jádro použijeme šroub ½ palce (12,7 mm) průměru a délky 6 palců (15,2 cm). Obvod šroubu je 0,131 ft (≈ 4 cm), takže 336 ft drátu vytvoří zhruba 2 566 otáček. Drát 30 AWG má průměr 0,032 in (0,81 mm), takže celková tloušťka vinutí bude asi 1,38 in (35 mm). Pro uchycení vinutí postačí dvě podložky o průměru 2 in (5 cm).

Krok 3 – Příprava konstrukce

Nasuňte podložku o průměru 2 in na hlavičku šroubu, poté nasuňte ocelovou trubku a druhou podložku. Na závěr zašroubujte matku a dotáhněte klíčem.

Krok 4 – Navíjení vinutí

Nechte na konci drátu asi dva stopy (≈ 60 cm) a připevněte jej páskou. Ručně omotejte drát kolem hladkého povrchu ocelové trubky, rovnoměrně a systematicky od jednoho konce k druhému a zpět, dokud nevyčerpáte 336 ft drátu (cca 2 000 otáček). Po dokončení odřízněte drát a ponechte druhý konec také o délce dva stopy, oba konce zajistěte elektrickou páskou.

Krok 5 – Příprava kontaktů

Na oba konce drátu opatrně setřete asi jeden centimetr izolace (např. nožem), aby byl odhalen měděný vodič.

Krok 6 – Připojení napájení

Zapojte konce na svorky 12 V autobaterie. Zátěž o odporu 4 Ω bude odebírat 3 A, což odpovídá výkonu 36 W. Většina se přemění na teplo, zbytek na magnetické pole. Prakticky lze sílu ověřit měřením maximální hmotnosti, kterou elektromagnet dokáže zvednout, a vzdálenosti, ze které působí.

Upozornění

• Při práci s autobaterií používejte ochranné rukavice a brýle. Nesprávně dimenzované zapojení (např. nedostatečné chlazení) může způsobit přehřátí a požár.

Potřebné materiály

• Elektroizolovaný měděný drát 20 AWG (enamelovaný)
• Šroub ½ palce, délka 6 palců
• Dvě podložky (průměr 2 in, otvor ½ palce)
• Matice ½ palce
• Ocelová trubka, délka 5,5 in, vnitřní průměr ½ palce
• 12 V autobaterie
• Dva nastavitelně nastavitelná klíče
• Elektrická páska
• Nožík nebo ostrý nůž