Усі можливі способи виготовлення постійного магніту перераховані в студентському зошиті Джозефа Генрі, який зберігається в Принстонському університеті. Генрі, американський фізик 18 століття, відомий - разом з Майклом Фарадеєм - як батько електротехніки, тому не дивно, що використовує один із описаних ним методів електрика. Виявляється, якщо у вас правильний тип металевого стрижня і достатньо електричної потужності, електромагнітна індукція може перетворити стрижень на сильний постійний магніт. Наскільки сильний? Безумовно, сильніший за магніт на холодильник.
Що таке магнетизм?
Магнетизм і електрика пов'язані не тільки, вони є двома сторонами однієї медалі, і це було явище електромагнітної індуктивності, відкрите незалежно Генрі і Фарадеєм, що призвело до цього реалізація. Електрони мають спін, що дає кожному атому невелике магнітне поле. Можна змусити електрони всередині певних металів обертатися в одному напрямку, і це надає металу магнітні властивості. Список металів, які роблять це, не довгий, але залізо - один із них, і оскільки сталь виготовляється із заліза, її також можна намагнічувати.
Способи виготовлення магніту
Серед методів, про які Генрі згадує перетворення звичайного залізного або сталевого стрижня в магніт, є:
- Натріть стрижень шматком металу, який вже намагнічений.
- Натріть стрижень двома магнітами, намалювавши північний полюс одного магніту від центру стрижня до одного кінця, поки ви малюєте південний полюс іншого магніту в протилежному напрямку.
- Повісьте планку вертикально і кілька разів ударіть її молотком. Ефект намагнічування сильніший, якщо нагрівати стрижень.
- Індукуйте магнітне поле електричним струмом.
Кінцевим результатом кожного методу є спонукання електронів у стержні обертатися в одному напрямку. Оскільки електроенергія складається з електронів, можна гарно припустити, що останній метод є найбільш ефективним.
Виготовлення власного магніту
Вам потрібен стрижень зі сталі, заліза або якогось іншого матеріалу, який можна намагнічувати. (Підказка: інших варіантів не так багато.) Сталевий цвях розміром 10 або більше - ідеальний варіант. Якщо ви не впевнені, що це сталь, використовуйте невеликий магніт, щоб перевірити її. Вам також потрібна ніжка-дві ізольованого мідного дроту та джерело живлення, наприклад D-елементна батарея або низьковольтний трансформатор, який ви можете підключити до розетки. Якщо ви обираєте трансформатор, переконайтеся, що він має клеми, до яких ви можете підключити дроти.
Щоб намагнити цвях, обмотайте навколо нього дріт, утворюючи якомога більше котушок. Добре перекрити дріт поверх котушок, які ви вже намотали. Сила індуктивного поля - і вашого магніту - зростає із збільшенням кількості котушок, тож будьте щедрими. Залиште кінці проводів вільними та зніміть дюйм ізоляції, щоб можна було підключити їх до джерела живлення.
Підключіть дроти до джерела живлення та ввімкніть живлення. Залиште живлення приблизно на хвилину, а потім вимкніть його. Перевірте цвях, тримаючи його над деякими залізними стружками. Тепер його слід намагнічувати і залучати пилку, навіть коли живлення відключено.
Збільшення сили
Ви можете збільшити міцність магніту, збільшивши кількість котушок. Наприклад, якщо ви подвоїте кількість котушок, ви подвоїте силу індуктивного поля. Однак, збільшуючи для цього довжину дроту, ви збільшуєте електричний опір, що зменшує величину струму, що проходить через провід. Оскільки струм, який є рухом електронів, створює поле, індуктивна потужність падає. Компенсуйте цю втрату струму за рахунок збільшення напруги або шляхом зміни налаштувань на трансформаторі, або за допомогою більшої батареї.
Попередження
Обов’язково підтримуйте напругу в безпечних межах. Ви не хочете вдарити електричним струмом, а також створити магніт, який постійно прилипає до холодильника.