Все возможные способы изготовления постоянного магнита перечислены в студенческой тетради 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 в одном из описанных им методов используется электричество. Оказывается, если у вас есть металлический стержень нужного типа и достаточно электроэнергии, электромагнитная индукция может превратить стержень в сильный постоянный магнит. Насколько сильный? Определенно сильнее магнита на холодильник.
Магнетизм и электричество не только связаны, это две стороны одной медали, и именно явление электромагнитной индуктивности, независимо открытое Генри и Фарадеем, привело к этому осознанию. Электроны имеют спин, который придает каждому атому небольшое магнитное поле. Можно заставить электроны внутри определенных металлов вращаться в одном направлении, и это придает металлу магнитные свойства. Список металлов, которые делают это, невелик, но железо – один из них, и, поскольку сталь сделана из железа, она также может намагничиваться.
Среди методов, которые Генри упоминает для превращения обычного железного или стального стержня в магнит:
- Потрите стержень куском металла, который уже намагничивается.
- Потрите стержень двумя магнитами, проводя северный полюс одного магнита от центра стержня к одному концу, а южный полюс другого магнита проводите в противоположном направлении.
- Подвесьте штангу вертикально и несколько раз ударьте по ней молотком. Эффект намагничивания сильнее, если вы нагреете стержень.
- Навести магнитное поле электрическим током.
Конечным результатом каждого метода является заставить электроны в стержне вращаться в одном и том же направлении. Поскольку электричество состоит из электронов, можно предположить, что последний метод является наиболее эффективным.
Вам понадобится стержень из стали, железа или другого материала, который можно намагнитить. (Подсказка: других вариантов не так много.) Идеально подойдет стальной гвоздь размером 10d или больше. 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, например батарея D-элемента, низковольтный трансформатор, который можно подключить к розетке, или качественный аккумулятор. Тюменские аккумуляторы, например, подходят под эти требования. Но если вы выберете трансформатор, убедитесь, что у него есть клеммы, к которым можно подключать провода.
Чтобы намагнитить гвоздь, оберните вокруг него проволоку, сформировав как можно больше витков. Можно накладывать провод поверх катушек, которые вы уже намотали. Сила индуктивного поля — и вашего магнита — увеличивается по мере увеличения количества катушек, так что будьте щедры. Оставьте концы проводов свободными и снимите изоляцию на дюйм, чтобы вы могли подключить их к источнику питания. Подсоедините провода к источнику питания и включите питание. Оставьте питание включенным на минуту или около того, а затем выключите его. Проверьте гвоздь, подержав его над железными опилками. Теперь он должен намагничиваться и притягивать опилки даже при выключенном питании.
Вы можете увеличить силу магнита, увеличив количество катушек. 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 величину тока, протекающего по проводу. Поскольку ток, представляющий собой движение электронов, создает поле, индуктивная мощность уменьшается. Компенсируйте эту потерю тока, увеличив напряжение, либо изменив настройку на трансформаторе, либо используя батарею большего размера.
© digitrode.ru