CEWKA elektromagnetyczna do wytworzenia POLA MAGNETYCZNEGO.

Witam serdecznie kolegów,

Temat traktuję bardzo poważnie i nie jest to zwykła zabawa ale początek rewolucyjnego układu jaki zamierzam zbudować opierający się na wykorzystaniu pola magnetycznego i sterowania tym polem.

W celach eksperymentalnych...
Z drutu miedzianego emaliowanego o grubości 1,20 mm, zrobiłem własnoręcznie cewkę jak na zdjęciach, poniżej:


Zasilam cewkę prądem +5V , 15A z zasilacza o mocy 350W od zwykłego komputera stacjonarnego.

Cewka wytwarza pole magnetyczne i w zależności od polaryzacji, odpycha lub przyciąga okrągły magnes neodymowy lecz po ok 1-2 min. strasznie się grzeje.

Pożądany efekt to ten w którym cewka będzie jak najmocniej odpychać magnes neodymowy.

Pytania do kolegów:

1.Czy możecie mi powiedzieć jak najwydajniej wykorzystać taką lub inną cewkę aby wytwarzała jak najmocniejsze pole magnetyczne... ?

2.Jakich najlepiej użyć prądów do wytworzenia najmocniejszego pola ?
Czy w przypadku takiej lub innej cewki ważniejsze jest napięcie , czy natężenie prądu którym zasilamy cewkę ?

3.A może jest ktoś bardzo kompetentny w tematach elektromagnesów i cewek wytwarzających pole magnetyczne z Kolegów i tym samym chciałby wziąć udział w moim projekcie ?

Temat będę ciągnął dalej w tym miejscu.
Zainteresowaną/e osobę/y zapraszam także do kontaktu na thc7650(malpa)o2.pl, gdzie przedstawię moją koncepcje i pełen projekt dla których podjąłem się na chwilę obecną eksperymentu z cewkami i polem magnetycznym.

Oczywiście cewka jak zakłada mój projekt działa tak jak bym chciał ale teraz pragnę ten układ ulepszyć/udoskonalić aby cewka zachowała jak najmniejszy rozmiar i dawała jak najsilniejsze pole magnetyczne.

Poszukuję również porządniejszego rozwiązania zasilania cewki gdyż aktualnie zastosowany zasilacz z komputera PC był jedynie tymczasowym źródłem prądu dla cewki.

Pozdrawiam

Że tak się zapytam: a kolega ma jakąś podstawową wiedzę elektrotechniczną?
Może warto najpierw trochę poczytać o indukcyjności.?

Drogi kolego, temat jest dla mnie bardzo poważny, nie mam pojęcia o indukcyjności, dlatego założyłem ten temat.
Gdybym mógł się wszystkim zająć i pozjadał rozumy, zamiast zakładać temat na forum wyczytałbym tony książek o indukcyjności, prądzie, polu magnetycznym ect.

Nie szukam informacji o indukcyjności tylko o tym jak stworzyć lub gdzie kupić cewkę o analogicznym działaniu do tej wykonanej przezemnie.
Różnica polega na tym że ma ona być wydajna.
Dla przykładu mamy silne magnesy neodymowe, wiemy że nie da się sterować takimi magnesami żeby zmieniać ich pole magnetyczne lub nawet je wyłączyć.
Cewka to umożliwia, dlatego potrzebuję kogoś na tyle kompetentnego, kto jest w stanie mi pomóc lub chciałby wziąć udział w moim innowacyjnym projekcie.

Jeżeli kolega ma wiedzę na ten temat, to proszę o pomoc.

Wydajniejszy od cewki będzie elektromagnes. Przy takich prądach musi się grzać.

Cewka to nie jest nic innowacyjnego. Już ponad 150 lat temu znano indukcyjność, a Ty ją olewasz... przez takie podejście nie stworzysz nic nowego.

Taką cewkę możesz kupić w sklepie Feryster. Takie coś się nazywa cewka powietrzna. Jak można ją udoskonalić? Zwiększyć wymiary, poprawnie nawinąć, użyć odpowiedniego drutu, dodać rdzeń ferromagnetyczny, użyć kriogeniki.

Innowacyjnością nie nazywam samej cewki ale układ który buduję.
Nie mniej jednak dziękuję za fachowy kontakt od kolegi Tadeusza12345.
Myślę że w tym sklepie dobiorę coś odpowiedniego co mi będzie potrzebne do mojego układu.

Jeszcze raz dziękuję za komentarze.
Temat pozostawiam puki co otwarty i czekam na kolejne sugestie bardziej kompetentnych ludzi ode mnie w tej dziedzinie.

PS: Aby nie obrażać tu nikogo i mówić co jest ważne a co nie, powiem tak...
- jestem jak Steve Jobs który bez polskiego pochodzenia Steva Woźniaka nie stworzył by marki Apple.
To wasza inteligencja i wyjątkowość sprawia że jestem dumny z bycia Polakiem a i bez was koledzy - nikim.

Pozdrawiam

Jakbyś sie lepiej przykładał do nauki w szkole, to byś umiał policzyć, że dla cewki powietrzna o takim kształcie, jak na twoich zdjęciach: (1) pole magnetyczne cewki na jej osi na wysokości h nad płaszczyzną cewki jest równe H=(1/2)*N*I*r^2/(r^2+h^2)^(3/2); (2) siła, jaką działa na mały magnes jest równa F=m*µ0*dH/dh=-(3/2)*m*µ0*N*I*h*r^2/(r^2+h^2)^(5/2), gdzie m to moment magnetyczny magnesu, µ0 przenikalność magnetyczna próżni, N to ilość zwojów, I to prąd, h to wysokość nad płaszczyzną cewki, r to średni promień zwojów cewki. Łatwo zauważyć, że n-krotne zwiększenie promienia cewki i wysokości nad nią zwiększy N n^2 razy, pole n razy, opór cewki n^3 razy (i tak samo moc potrzebną do jej zasilania), a siły działającej na magnes nie zmieni. Tylko kiedy magnes ma wymiary co najmniej porównywalne z cewką, zwiększanie rozmiarów cewki zwiększa siłę.

Można spróbować wykorzystać te wzory, żeby dobrać najlepsze proporcje rozmiarów; można zwiększyć gęstość prądu, ale to skróci czas, przez który będzie można go przepuszczać bez zniszczenia cewki, i to n-krotne zwiększenie prądu zwiększy szybkość jej nagrzewania n^2 razy; można zrobić lepsze chłodzenie - stosuje się chłodzenie wodne, albo olejowe, a nawet ferrocieczą; można wykonać cewkę z nadprzewodnika, który nie będzie się grzał, nie będzie trzeba dużej mocy do zasilania cewki, ale jest drogi i wymaga bardzo niskiej temperatury (tzw. wysokotemperaturowy potrzebuje chłodzenia ciekłym azotem); można zastosować rdzeń ferromagnetyczny...

Bardzo dziękuję za odpowiedź.
Faktycznie nie przykładałem się do nauk dotyczących tych zagadnień.
Może dlatego że w mojej szkole nigdy nie zachęcano uczniów do rozgrzebywania takiej wiedzy. A jedyny eksperyment przeprowadzony na fizyce to był moment w którym nauczyciel poturlał przedmiot o walcowatym kształcie po podłodze sali i stwierdził że przedmiot zatrzymał się gdyż działała na niego siła tarcia.
Z pewnością gdyby lekcje były bardziej interesujące i ciekawiej wykładane na podstawie eksperymentów i obrazowaniu zagadnień, dziś zmieniłbym kierunek studiów i zamiast przedsiębiorcą byłbym może elektrotechnikiem...

Nie odbiegając od tematu i zagłębiając się bardziej w szczegóły dowiedziałem się że najlepszym rozwiązaniem od cewki powietrznej dla większej siły pola magnetycznego będzie elektromagnes z rdzeniem.
Złożyłem zapytanie do zagranicznego producenta elektromagnesów czy mają w ofercie elektromagnesy które "niewłączone" nie reagują z magnesem neodymowym czyli taki gotowy elektromagnes musi być wykonany z materiałów niemagnetycznych.

Jak tylko otrzymam od nich odpowiedź, podzielę się nią, na tym forum z wami i napiszę czy udało mi się zakupić taki elektromagnes czy też nie.

Ewentualnie napiszcie, jeżeli już spotkaliście takie elektromagnesy w sprzedaży.

Pozdrawiam

Właśnie otrzymałem odpowiedź z jednej z zagranicznych firm produkujących elektromagnesy.
Odp: Nie posiadają w sprzedaży elektromagnesów z materiałów niemagnetycznych.

Zagłębiając się w lekturze o ferromagnetykach i paramagnetykach dowiedziałem się że najlepszym rdzeniem dla najlepszej przenikalności magnetycznej będzie ferromagnetyk czyli stal, nikiel, żelazo, kobalt...
Lecz ich domeny magnetyczne znoszą się (ferromagnetyk nie reaguje z magnesem stałym) tylko w tedy gdy przekroczona zostanie temperatura ferromagnetyka w punkcie Curie.
Dla każdego ferromagnetyka jest inny punk Curie który po jego przekroczeniu zmienia ferromagnetyk np. w paramagnetyk.
Wniosek jest taki że aby ferromagnetyczny rdzeń cewki - gdy ta jest wyłączona - nie reagował z magnesem należałoby zmienić jego temperaturę, np.:

Substancja /Temperatura (K)
Fe /1043
Co /1388
Ni /627
Gd /292
Dy /88
MnAs /318
MnBi /670
MnSb /587

MnOFe2O3 /573
FeOFe2O3 /858
NiOFe2O3 /858
CuOFe2O3 /728
MgOFe2O3 /713
Y3Fe5O12 /560
CrO2 /386

EuS /16.5
CrBr3 /37
Au2MnAl /200
Cu2MnAl /630
Cu2MnIn /500
GdCl3 /2,2
Fe2B /1015
MnB /578

...w moim układzie już same gwałtowne zmiany temperatury ferromagnetyków dały by pożądany efekt bez używania cewki i przyciągałyby lub odpychały na żądanie magnes neodymowy, lecz kłopot jest taki że temperatur ferromagnetyków nie da się gwałtownie np. w ciągu 1 sekundy zmieniać w paramagnetyki i po kolejnej sekundzie przywrócić go w ferromagnetyk.
A substancje niezbędne do zmian temperatur ferromagnetyków już na sam początek za bardzo komplikują jego zastosowanie.

Wracam więc do zastosowania w układzie samej cewki bez rdzenia ferromagnetycznego i na razie pozostaje mi rdzeń powietrzny cewki.

Czekam na kolegów sugestie i własne wnioski dotyczące tego zagadnienia...

Pozdrawiam

Cytat:

zamiast zakładać temat na forum wyczytałbym tony książek o indukcyjności, prądzie, polu magnetycznym ect.

Czytanie ton książek bez sensu, ale ogólna wiedzę trzeba mieć, żeby wiedzieć czy producent elektromagnesów, albo użytkownicy forum nie gadają głupot, w tym celu warto by jakąś książke (jedną) przeczytać, nie tracił byś czasu na zadawanie takich pytań:

Cytat:

Nie odbiegając od tematu i zagłębiając się bardziej w szczegóły dowiedziałem się że najlepszym rozwiązaniem od cewki powietrznej dla większej siły pola magnetycznego będzie elektromagnes z rdzeniem.
Złożyłem zapytanie do zagranicznego producenta elektromagnesów czy mają w ofercie elektromagnesy które "niewłączone" nie reagują z magnesem neodymowym czyli taki gotowy elektromagnes musi być wykonany z materiałów niemagnetycznych.

Rdzeń który będzie zwiększał siłę elektromagnesu musi być przyciągany przez magnes.

Materiały ferromagnetyczne są powszechnie stosowane na rdzenie, bo pozwalają skutecznie "skupić" pole wytwarzane przez cewkę, niestety te same materiały są przyczyną bardzo wielu problemów i ograniczeń, (będą przyciągane przez magnes, powstają w nich straty przy szybkich zmianach pola, nie dają się mocno namagnesować, a po wyłączeniu prądu nie rozmagnesowują się do zera)

Inżynierowie umieją tak pracować z niezliczonym wadami dostępnych materiałów, aby maksymalnie wykorzystać nieliczne zalety i zrobić użyteczne urządzenie, nie znam szczegółów twojego urządzenia, ale przypuszczam że jak każda maszyna elektryczna (silnik,transformator,prądnica...) powinno się dać zrobić tak aby można było użyć rdzenia ferromagnetycznego, może powinieneś poszukać fachowca który zawodowo projektuje np. silniki.

Spotkałeś się z tym problemem co większość wylalazców, to żadna sztuka wymyślić innowacyjne urządzenie, każdy z nas mógł by założyć hurtownię pomysłów, prawdziwa sztuka przerobić pomysł na rzeczywisty produkt używając realnych materałów, w obliczu realnych ograniczeń, do tego może ci pomoc na forum nie wystarczyć.

Z szacunku do innych kompetentniejszych w temacie kolegów i ich pomysłowości oraz wiedzy, nie przyznałem się do tego że nie jedną już książkę przeczytałem dotyczącą magnetyzmu.
Liczyłem jednak, na kogoś na tym forum kto zna problematykę od strony praktycznej, bo jak do tej pory nie spotkałem nikogo kto by się tymi zagadnieniami zajmował zawodowo.
Na razie widzę że każdy skupia się na kwestionowaniu mojej wiedzy zamiast skupianiu się na samym problemie.

Dlatego proszę kolegów o konkretny udział w omawianym temacie a nie w komentowaniu, jaką wiedzą dysponuję.

Przypominam iż chodzi o zbudowanie cewkę, elektromagnes bądź analogiczne do nich urządzenia które umożliwi wytworzenie silnego pola magnetycznego przy zachowaniu proporcjonalnie jak najmniejszych rozmiarów ale urządzenie po wyłączeniu nie może silnie - jak w przypadku rdzenia ferromagnetycznego - reagować z magnesem neodymowym.
Dla przykładu na zdjęciach zamieszczonych na samym początku tematu znajduje się cewka która wytwarza pole magnetyczne o sile X.
Pytanie brzmi co zrobić żeby urządzenie było nie większe od przedstawionej cewki na zdjęciach i tym samym dawało silniejsze pole magnetyczne.

Jeżeli jest ktoś kto ma coś konkretnego do zaproponowania lub wie w jaki sposób można uzyskać taki efekt, to zapraszam do projektu który zdradzę prywatnie po uzyskaniu takiej informacji.

Pozdrawiam

Aby neodym nie był przyciągany/odpychany przez ferromagnetyk w stanie wyłączonym należało by zastosować cewkę powietrzną. Ewentualnie można zastosować rdzeń ferromagnetyczny i skompensować go innym magnesem.

W celu poprawienia cewki, którą zbudowałeś można by było zminimalizować ilość izolacji, która jest w tym przypadku elementem biernym. Nawinąć ją drutem o przekroju prostokątnym o lepszej przewodności (miedź miękka przeciągana na gorąco albo srebro). Te zabiegi zwiększą prąd który może przepływać przez dany przewodnik o kilka-kilkanaście procent. Dalsze udoskonalenia muszą się wiązać z odpowiednim chłodzeniem cewki z kriogeniką włącznie.

Co do pytania czy lepszy jest duży prąd czy wysokie napięcie do zasilenia takiej cewki to teoretycznie jest bez różnicy. Jednak przy wysokim napięciu konieczne jest stosowanie dużej ilości izolacji, która jest elementem niewytwarzającym pola magnetycznego. Natomiast jest duży problem z nawinięciem cewki na duży prąd. I jeszcze większy z uzyskaniem takiego prądu.

Nie prościej zbudować ukłąd dwóch elektromagnesów, z których pierwszy bawi się z tym tam magnesem, a drugi - pomocniczy odciąga rdzeń głównego elektromagnesu w fazie, gdy ten jest wyłączony? Po co to kombinowanie z materiałami?

Podałem ci wzory, możesz spróbować zmieniać parametry i sprawdzać, czy wynik jest lepszy, czy gorszy. Z rdzeniem przeoczyłem fakt, że on przyciąga magnes - i potrzebny jest spory prąd (albo magnes), żeby rdzeń odpychał, zamiast przyciągać.

Sporo informacji o sposobach wytwarzania silnych pól magnetycznych (i konstrukcjach cewek) jest w książce W laboratoriach fizyków.
Tylko to już nieco stara książka, wtedy jeszcze nie było YBaCuO, z którego zrobiono elektromagnes dający 26.8T - zobacz Wikipedia:Superconducting magnet i Slac-pub-0182.
A tu napisali o elektromagnesie 7T dla laboratorium SLAC (jak z tego widać, mają z tym z pół wieku doświadczenia): The Stanford Daily, Volume 152, Issue 26, 27 October 1967.

Witam,
Odkopię trochę temat, ponieważ mam analogiczny problem. Chcę policzyć siłę oddziaływania magnesu neodymowego znajdującego się w środku cewki takiej jak autora tematu.

Próbuję zastosować wzór kolegi _jta_, jednak mam problem z momentem magnetycznym magnesu. Ponieważ jednostka SI to A x m^2 i jak rozumiem taką należy do wzoru podać. Natomiast w katalogach magnesy mają podaną tą wartość w Wb x m.

A to nawet wygodniej. Podziel ten ich "moment magnetyczny" przez µ0 - albo we wzorze, który podałem, pomiń µ0. 1 Wb = 1 V*s.

A jaką wartość h powinienem przyjąć w moim przypadku? Jak rozumiem ma być w metrach, ale zero powoduje zerowanie licznika wzoru.

Ten wzór jest na pewno poprawny?

Zrobiłem excela, żeby dobrać potrzebne wartości przy pomocy solvera, który nie daje rady tego rozwiązać, wartość siły przyjmuje dziwne wartości.

Magnes z którym ma współpracować cewka: http://www.magnesy.eu/mp-35-x-12-x-10--n38---magnes-neodymowy-t-1938.html

Nie rozumiem, co jest dziwnego w otrzymanej wartości siły - dla tych danych dla mnie wygląda na sensowną.

Tylko czy ten moment magnetyczny jest sensowny? Powierzchnia bieguna jest 8.5 cm^2, czyli 0.00085 m^2; pole 0.414T, to by dawało strumień 0.0003519 Wb = 0.3519 mWb, a oni podają 22.325 mWb; wysokość magnesu jest 1cm = 0.01m, co by dawało moment 0.0035 mWb*m, a u nich jest 0.01 mWb*m... wygląda na to, że do momentu magnetycznego wchodzi Br, a nie indukcja na powierzchni.

Ale przecież zmniejszenie momentu magnetycznego spowoduje jeszcze mniejszą siłę oddziaływania, dokładnie 4N. Nie mogę uwierzyć, że 13,5V 15A z tak dużym magnesem da tylko 4N? Lub 11N jeśli weźmiemy moment magnetyczny z katalogu

daniel93 rozrysuj jak wygląda ten układ (koniecznie z wymiarami), ile zwojów ma cewka. Można to policzyć, choć łatwiej i szybciej skorzystać z metody elementu skończonego (choć trzeba znać temat, by poprawnie zinterpretować wyniki).

luke666, jak mogę rozrysować, skoro właśnie chodzi o to, żeby to policzyć?

Problem w tym, że to ciężko przekazywać przez forum, dużo prościej na lekcji w szkole, jak jest do dyspozycji tablica, kreda i ścierka (albo gąbka). Można podejść tak: mnożysz pole B magnesu przez powierzchnię bieguna, żeby wyliczyć strumień pola magnesu; przyjmujesz, że strumień każdego bieguna rozchodzi się równomiernie w przestrzeni (kąt bryłowy 4π) i wyliczasz, jaki będzie w cewce, z tego bierzesz tylko składową radialną (prostopadłą do osi cewki), przy czym pamiętasz, że strumienie z obu biegunów mają przeciwne znaki, więc pola się odejmą; to pole, które wyjdzie, mnożysz przez prąd i długość drutu (szkolny wzór: F=B*I*L). Ile wychodzi? To jest oczywiście przybliżenie: strumień pola nie rozchodzi się dokładnie równomiernie, więcej kieruje się tam, gdzie jest nieużyteczne, czyli przez magnes między biegunami; cewka ma jakieś rozmiary, jak dobierzesz jej położenie tak, by dla środka cewki pole było jak największe, to dla brzegów będzie mniejsze - więc naprawdę siła będzie mniejsza, niż wyjdzie z takiego wyliczenia.