Mi solenoide de bricolaje no funciona

Question

DESCRIPCIÓN: Hola, no sé mucho de electricidad y estoy teniendo problemas con mi primer prototipo de solenoide, intenté construirlo viendo videos de you tube. He adjuntado las fotos del cable que he utilizado (diam=1,32mm), y el solenoide que he cableado. El núcleo es de tubo de hierro (diámetro interior= 1,5cm, exterior= 2cm), podéis ver el tamaño en la foto. Hay 500 vueltas alrededor del núcleo, cada vuelta es de unos 6,75cm + 50cm de cable adicional de cada lado, así que la longitud total del cable debería ser de 6,75*500+50*2=34,75 metros. He utilizado pilas de 1,5v (1ª prueba con 1 batería, 2ª prueba con 2 de ellas, así que 3v) . También he encontrado en Internet que la resistencia para este diámetro de cable es de 12,597 mili-ohmios por metro.

PROBLEMA: Quiero que sea un electroimán fuerte. Pero no pega nada de metal. Por favor, díganme si el diseño está mal, o he cableado mal el circuito, o los voltios son demasiado pequeños. ¿Cuántos voltios necesito para que funcione mejor?

Answer 1

Hay algunas cosas que puedo ver que podrían ser el problema:

El campo magnético es más fuerte "dentro" del solenoide, y cae rápidamente fuera del solenoide. imagen de hiperfísica del campo magnético del solenoide:

Sin embargo, esta imagen ignora el hecho de que su núcleo de acero se extiende más allá de las vueltas de alambre. Los buenos conductores tienden a impedir la "difusión" de los campos magnéticos en ellos, por lo que las ubicaciones teóricas más fuertes del campo magnético fuera del solenoide se encuentran en los dos extremos del cilindro de acero.

El segundo problema es la debilidad de este electroimán.

Utilizando esta calculadora de solenoides En el caso de que el solenoide se haya movido por 3,43 A (corriente teórica para una fuente perfecta de 1,5 V y las dimensiones indicadas), la intensidad del campo magnético es de 35,9 mT. Si tuve en cuenta la resistencia interna de la batería ( ~0,15 ohmios ), la corriente se reduce a 2,55 A, con un campo magnético correspondiente de 26,7 mT. Esto es sólo unas pocas veces más fuerte que un imán de nevera. Tenga en cuenta que este es el campo magnético dentro de el solenoide. El campo magnético exterior será más débil.

Otra advertencia es que calculé estos campos magnéticos suponiendo que el núcleo de acero era del mismo tamaño que la parte envuelta con cables. No es así. No tengo muy claro qué longitud hay que utilizar para calcular la intensidad del campo magnético, así que simplemente he utilizado la longitud de la parte envuelta. La longitud real probablemente estará en algún punto intermedio, por lo que la intensidad del campo magnético será aún menor.

Answer 2

Ese cable es capaz de transportar 3A más o menos, dependiendo de la refrigeración.

Dada la longitud, y su resistencia por metro, la bobina total es probablemente alrededor de 0,4 ohmios.

Si se aplica la ley de Ohm, I=V/R, que es V=IR, la tensión necesaria es V=3*0,4=1,2.

Necesitas una fuente de alimentación capaz de 1,2V a 3A para obtener toda la energía que puedas esperar razonablemente de ese solenoide.

La batería que tienes es una Célula de tamaño D de Panasonic Hyper Manganese . Lamentablemente, no proporcionan información detallada sobre las tasas de descarga, pero si se observa una hoja de datos del competidor encontrarás que la batería no está clasificada por encima de los 500mA de corriente de descarga.

Sin embargo, una revisión cuidadosa de la hoja de datos mostrará que la batería tiene una resistencia interna de 150 a 300milliohms. Esto es bastante parecido a la resistencia de tu bobina, lo que significa que estás desperdiciando un tercio de tu energía dentro de la batería. Si la batería fuera capaz de suministrar 2-3A podrías obtener un campo magnético decentemente fuerte del solenoide.

Pero no lo es. Tendrás que considerar el uso de una fuente de alimentación con capacidad para la corriente y el voltaje que necesitas, o varias celdas D en paralelo para suministrar la corriente que necesitas.

Si pones 7 celdas D en paralelo, cada una seguiría descargándose a un ritmo rápido, y no duraría mucho, pero verás un campo magnético mucho más notable de tu solenoide.

Por último, hay que tener en cuenta que el campo magnético parecerá emanar de los extremos, y no de los lados, del tubo, y que es más fuerte en la parte más cercana a la bobina. Por lo tanto, el extremo abierto del tubo más cercano a la bobina parecerá tener una fuerza magnética más fuerte que el otro extremo, o los lados del tubo.

Answer 3

La fuerza de atracción magnética de un electroimán se calcula como -

Fuerza = \$(N\cdot I)^2\cdot\dfrac{\mu_0\cdot A}{2\cdot g^2}\$ donde

• N es el número de vueltas
• I es la corriente
• \$\mu_0\$ es la permeabilidad del espacio libre = 4 \$\pi\times 10^{-7}\$
• A es el área de la sección transversal
• g es la distancia entre el extremo del solenoide y la pieza que se quiere atraer con fuerza

Con 2A, 500 vueltas, un solenoide de 1" de diámetro y una separación de 0,5", la fuerza es de 0,08 newtons.

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