Магнитное поле — спутник тока
Не забывайте, что такое несложная электрическая цепь? Батарея гальванических элементов и электролампа соединены между собой проводниками через выключатель (см. статью «По закону Ома» в «М-К» N2 9, 1978).
В случае если у таковой цепи соединительный провод длиной около 30 см поднести к компасу, его магнитная стрелка будет стремиться стать перпендикулярно проводнику (рис. 1).
Тот же проводник расположите под компасом.
Магнитная стрелка опять пытается стать перпендикулярно проводнику, но поворачивается в противоположную сторону.
Сейчас вы убедились, что у тока имеется постоянный спутник — магнитное поле.
Вместо лампочки в цепь возможно включить резистор, сопротивление которого вдвое меньше, чем у лампы. Тогда ток в цепи увеличится (по закону Ома) приблизительно в два раза. Посильнее станет и магнитное поле около проводника.
Но имеется и второй путь его усиления…
На катушку из-под ниток намотайте 300—350 витков провода O 0,2—0,3 мм в эмалевой либо шелковой изоляции (ПЭЛ, ПЭВ, ПЭЛШО 0,2—0,3). У вас окажется катушка индуктивности — соленоид.
Подключите его к батарее (рис. 2).
Рис. 1. Электрический ток взаимодействует с магнитной стрелкой компаса.
Рис. 2. Соленоид.
Стоит сейчас поднести катушку к компасу, как его магнитная стрелка тут же расположится на протяжении оси соленоида. Причем реагировать будет куда энергичнее.
В катушке с током магнитные поля отдельных витков направлены в одну и ту же сторону.
Складываясь, они образуют намного более сильное магнитное поле, чем одиночный проводник.
Поднесите к отверстию в катушке металлической гвоздь либо болт — он втянется вовнутрь соленоида.
Причем играющий роль сердечника гвоздь либо болт усиливает магнитные особенности катушки с током.
Кстати, катушка с током, в которой имеется металлический стержень, именуется электромагнитом.
До тех пор пока по катушке протекает электрический ток, она ведет себя как простой магнит: взаимодействует со стрелкой компаса, притягивает металлические предметы, намагничивая их невидимым силовым полем.
Отключите катушку от батареи — ток в цепи закончится, провалится сквозь землю его магнитное поле, и стрелка компаса снова сориентируется на магнитные полюсы Почвы.
Познакомимся сейчас с некоторыми практическими применениями электромагнита. Еще в начале века был создан зуммер — попросту говоря, жужжалка, издающая негромкий, прерывистый звук. Устройство продолжительно служило для изучения телеграфной азбуки Морзе.
Рис.
3. Зуммер:
1 — уголок, 2 — скоба, 3 — катушка электромагнита, 4 — прерыватель, 5 — регулировочный винт, 6 — вибратор, 7 — изоляционная планка.
Конструкция зуммера весьма несложна (рис.
3), и его нетрудно собрать из любых подручных материалов. На болт O 4—5 мм, длиной 35—40 мм наденьте две круглые щечки O 20—25 мм. Участок между ними оберните двумя-тремя слоями бумаги.
Оставшуюся свободную часть болта с резьбой зажмите в патрон ручной дрели и на изготовленном так каркасе намотайте обмотку проводом ПЭЛ либо ПЭВ 0,2—0,3 до заполнения. Скобу-магнитопровод согните из металлической полосы размером 100X20X2 мм.
К одному финишу скобы прикрепите катушку электромагнита, а к второму — вибратор, узкую металлическую пружинку, издающую звук при возбуждении электромагнита. Прерыватель сделайте из винта и металлического уголка М3 с гайкой.
Один вывод обмотки зуммера подключите к батарее, в второй — к стойке прерывателя. Сейчас, подсоединив второй полюс батареи к пластине вибратора, ищут такое положение винта, при котором зуммер будет давать самый громкий и устойчивый звук.
После этого добавьте к зуммеру два ключа (рис. 4). В вашем распоряжении телеграфная станция на два поста (рис. 5).
С ее помощью возможно на слух изучать азбуку Морзе и вести телеграфный «разговор» между двумя обозревателями.
Рис. 4. Телеграфный ключ:
1 — основание ключа, 2 — крепежная скобка, 3— пружинящая пластина.
Рис.
5. Телеграфная станция на два поста.
Азбука Морзе.
А вот еще одно использование электромагнита — электрический звонок (рис.
6). Двухкатушечный электромагнит притягивает подпружиненный якорь с молоточком. Наряду с этим якорь ударяет по чашке звонка в этот самый момент же разрывает цепь питания электромагнита.
Под действием пружины якорь возвращается в исходное положение, цепь питания катушек восстанавливается, и цикл повторяется. Исходя из этого, пока надавлена кнопка звонка, он непрерывно звонит.
Рис.
6. Электрический звонок:
1 — основание, 2 — чашка звонка, 3 — молоточек, 4, 9, 13 — крепежный уголок, 5 — винт прерывателя, 6 — контактная пружина, 7 — катушка электромагнита, 8 — планка, 10 — батарея, 11 — скоба, 12 — монтажный провод, 14 — плоская пружина, 15 — якорь, 16 — кнопка.
Для изготовления звонка вам пригодится два болта М4 длиной 35—40 мм с установленными на них щечками O 20 мм. Обмотки намотайте проводом ПЭЛ либо ПЭВ 0,25—0,35 до заполнения. Обе катушки крепятся на стальной планке размером 45X20X2 мм.
Собранный электромагнит установлен посредством железного уголка на древесном основании.
Якорь изготовьте из металлической полосы размером 45Х10X2 мм.
К одному его финишу прикрепите узкую пластину (к примеру, лезвие надёжной бритвы) и пружину прерывателя (контактная пластина от неисправного реле), а ко второму — проволочный рычаг с молоточком. Он изготовлен из отрезка от металлического прутка O 10 мм.
Прерыватель — железный угольник с винтом М3. Чашка звонка от велосипеда, ветхого телефонного аппарата либо будильника.
В базе тира с дистанционным управлением также электромагнит.
С расстояния 3—5 м необходимо попасть в центральный круг-мишень маленьким резиновым мячом. При успешном броске над мишенью загорается сигнальная лампа (рис. 7).
Рис.
7. Электромагнитный тир.
Рис. 8. Конструкция мишени:
1 — подвижный диск, 2, 5 — винты М4 с гайками, 3 — якорь, 4 — электромагнит.
Не считая электромагнита, в конструкцию входят упругая металлическая пластина-якорь, к которой прикреплен древесный диск центрального круга мишени, и два контактных винта (рис. 8).
Обмотка электромагнита, содержащая 500 витков провода ПЭВ 0,44, намотана на каркасе высотой 40 мм, изготовленного из прессшпана либо плотной бумаги. Сердечник представляет собой металлическую планку, изогнутую в виде буквы П. Электромагнит устанавливается под центральной частью мишени на внутренней стороне корпуса.
Металлический якорь вместе с диском центрального крута мишени прикрепляется нижним контактным винтом к корпусу так, дабы между верхним верхним концом и контактным винтом якоря оставался зазор 1—2 мм.
При ударе мяча по диску пластина-якорь изгибается и, касаясь верхнего контактного винта, замыкает лампы и цепь электромагнита.
Последняя загорается, а электромагнит притягивает якорь и удерживает его по окончании удара мяча до тех пор, пока не будет надавлена кнопка S1.
Дабы пластина-якорь не залипала, к ней в местах соприкосновения с полюсами электромагнита необходимо приклеить клеем БФ-2 прокладки из прессшпана либо плотной бумаги.
Кнопку S1 возможно смонтировать в маленькой коробочке — выносном пульте управления — и соединить с мишенью эластичным двухпроводным шнуром длиной 6—8 м.
А. ВАЛЕНТИНОВ, А. ГАЛАГУЗОВА, Ю. ПАХОМОВ
