Mein DIY-Solenoid funktioniert nicht

Dieser Draht kann je nach Kühlung etwa 3 A führen.

Angesichts der Länge und Ihres Widerstands pro Meter beträgt die Gesamtspule wahrscheinlich etwa 0,4 Ohm.

Wenn Sie das in das Ohmsche Gesetz einstecken, I = V / R, was V = IR ist, finden Sie, dass die erforderliche Spannung V = 3 * 0,4 = 1,2 beträgt.

Sie benötigen eine Stromversorgung mit 1,2 V bei 3 A, um so viel Strom von diesem Solenoid zu erhalten, wie Sie vernünftigerweise erwarten können.

Die Batterie, die Sie haben, ist eine Panasonic Hyper Manganese D-Zelle . Leider bieten sie keine detaillierten Informationen zu Entladeraten, aber wenn Sie sich das Datenblatt eines ähnlichen Mitbewerbers ansehen , werden Sie feststellen, dass die Batterie nicht über 500 mA Entladestrom ausgelegt ist.

Eine sorgfältige Überprüfung des Datenblatts zeigt jedoch, dass der Akku einen Innenwiderstand von 150 bis 300 Milliohm hat. Dies liegt ziemlich nahe am Widerstand Ihrer Spule, was bedeutet, dass Sie ein Drittel Ihrer Energie in der Batterie verschwenden. Wenn die Batterie 2-3A liefern könnte, könnten Sie möglicherweise ein anständig starkes Magnetfeld vom Solenoid erhalten.

Aber es ist nicht. Sie müssen erwägen, ein Netzteil zu verwenden, das für den benötigten Strom und die benötigte Spannung ausgelegt ist, oder mehrere D-Zellen parallel, um den benötigten Strom zu liefern.

Wenn Sie 7 D-Zellen parallel schalten, würde sich jede immer noch schnell entladen und nicht lange halten, aber Sie werden ein viel deutlicheres Magnetfeld von Ihrem Solenoid sehen.

Beachten Sie schließlich, dass das Magnetfeld von den Enden und nicht von der Seite des Rohrs auszugehen scheint und in der Nähe der Spule am stärksten ist. Das offene Ende des Rohrs, das der Spule am nächsten liegt, scheint also eine stärkere Magnetkraft zu haben als das andere Ende oder die Seiten des Rohrs.

Ich sehe ein paar Dinge, die das Problem sein könnten:

Das Magnetfeld ist "innerhalb" des Solenoids am stärksten und fällt außerhalb des Solenoids schnell ab. Hyperphysik-Bild des Solenoid-Magnetfelds:

Dieses Bild ignoriert jedoch die Tatsache, dass sich Ihr Stahlkern über die Drahtwindungen hinaus erstreckt. Gute Leiter neigen dazu, die "Diffusion" von Magnetfeldern in sie hinein zu verhindern, daher befinden sich die theoretisch stärksten Magnetfeldorte außerhalb des Solenoids an den beiden Enden des Stahlzylinders.

Das zweite Problem ist, wie schwach dieser Elektromagnet ist.

Mit diesem Solenoidrechner habe ich festgestellt, dass für ~ 3,43 A durch Ihr Solenoid (theoretischer Strom für eine perfekte 1,5-V-Quelle und Ihre angegebenen Abmessungen) die Magnetfeldstärke 35,9 mT betrug. Wenn ich den Innenwiderstand der Batterie ( ~0,15 Ohm ) berücksichtige , reduziert sich der Strom auf 2,55 A, bei einem entsprechenden Magnetfeld von 26,7 mT. Dies ist nur ein paar Mal stärker als ein Kühlschrankmagnet. Beachten Sie, dass dies das Magnetfeld innerhalb des Solenoids ist. Das Magnetfeld außerhalb wird schwächer sein.

Eine weitere Einschränkung ist, dass ich diese Magnetfelder unter der Annahme berechnet habe, dass der Stahlkern die gleiche Größe hatte wie der mit Drähten umwickelte Teil. Es ist nicht. Mir ist nicht sofort klar, welche Länge ich für die Berechnung der Magnetfeldstärke verwenden soll, also habe ich einfach die Länge des gewickelten Teils verwendet. Die wahre Länge wird wahrscheinlich irgendwo dazwischen liegen, also wird die magnetische Feldstärke noch geringer sein.

Die magnetische Anziehungskraft eines Elektromagneten wird wie folgt berechnet: -

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

• N ist die Anzahl der Windungen
• Ich bin aktuell
• $\mu_0$ist die Durchlässigkeit des Freiraums = 4$\pi\times 10^{-7}$
• A ist die Querschnittsfläche
• g ist die Lücke vom Ende des Solenoids bis zum Teil, das Sie mit Kraft anziehen möchten

Bei 2 A, 500 Umdrehungen, einem Solenoid mit 1 Zoll Durchmesser und einem Abstand von 0,5 Zoll beträgt die Kraft 0,08 Newton.

Siehe diesen Rechner