Все возможные способы изготовления постоянного магнита перечислены в записной книжке Джозефа Генри, которая хранится в Принстонском университете. Генри, американский физик 18 века, вместе с Майклом Фарадеем известен как отец электрических технологий, поэтому неудивительно, что один из описанных им методов использует электричество. Оказывается, если у вас есть металлический стержень подходящего типа и достаточно электроэнергии, электромагнитная индукция может превратить стержень в сильный постоянный магнит. Как сильно? Определенно сильнее магнита на холодильник.
Что такое магнетизм?
Магнетизм и электричество не только связаны, это две стороны одной медали, и это было явление электромагнитной индуктивности, открытое независимо Генри и Фарадеем, которое привело к этому реализация. У электронов есть спин, который дает каждому атому небольшое магнитное поле. Можно заставить электроны внутри некоторых металлов вращаться в одном направлении, и это придает металлу магнитные свойства. Список металлов, которые делают это, невелик, но железо является одним из них, и, поскольку сталь сделана из железа, она также может быть намагничена.
Способы сделать магнит
Среди методов, упомянутых Генри для превращения обычного железного или стального стержня в магнит, являются:
- Потрите стержень куском металла, который уже намагничен.
- Потрите стержень двумя магнитами, потянув северный полюс одного магнита от центра стержня к одному концу, а южный полюс другого магнита - в противоположном направлении.
- Повесьте штангу вертикально и несколько раз ударьте по ней молотком. Эффект намагничивания усиливается, если стержень нагреть.
- Создайте магнитное поле с помощью электрического тока.
Конечный результат каждого метода - заставить электроны в стержне вращаться в одном направлении. Поскольку электричество состоит из электронов, можно предположить, что последний метод наиболее эффективен.
Изготовление собственного магнита
Вам понадобится стержень из стали, железа или другого материала, который можно намагничивать. (Подсказка: других вариантов не так много.) Стальной гвоздь 10d или больше подойдет идеально. Если вы не уверены, что это сталь, используйте небольшой магнит, чтобы проверить его. Вам также понадобится фут или два изолированного медного провода и источник питания, такой как батарея D-cell или низковольтный трансформатор, который вы можете подключить к розетке. Если вы выберете трансформатор, убедитесь, что у него есть клеммы, к которым вы можете подключать провода.
Чтобы намагнитить гвоздь, оберните вокруг него проволоку, образуя как можно больше витков. Можно перекрывать провод поверх уже намотанных катушек. Сила индуктивного поля - и вашего магнита - увеличивается по мере увеличения количества катушек, так что будьте щедры. Оставьте концы проводов свободными и снимите сантиметр изоляции, чтобы вы могли подключить их к источнику питания.
Подсоедините провода к источнику питания и включите питание. Оставьте питание включенным примерно на минуту, а затем выключите его. Проверьте гвоздь, удерживая его над железными опилками. Теперь он должен быть намагничен и притягивать опилки даже при выключенном питании.
Увеличение силы
Вы можете увеличить силу магнита, увеличив количество витков. Например, если вы удвоите количество катушек, вы удвоите силу индуктивного поля. Однако, когда вы увеличиваете длину провода для этого, вы увеличиваете электрическое сопротивление, что снижает количество тока, протекающего через провод. Поскольку ток, который представляет собой движение электронов, создает поле, индуктивная мощность падает. Компенсируйте эту потерю тока, увеличивая напряжение, либо изменяя настройку на трансформаторе, либо используя батарею большего размера.
Предупреждения
Обязательно поддерживайте напряжение в безопасных пределах. Вы не хотите ударить себя электрическим током или создать магнит, который навсегда прилипнет к холодильнику.