Elektromagneet

heej,
voor school hebben we een opdr. gekregen om een zo sterk mogelijke elektromganeet te bouwen, we moeten dat doen met een spijker als kern, met daarom een geisoleerd stuk koperdraad, de bedoeling is zo veel mogelijk paperclips optillen!

Voorspelling!!

Wij denken dat het aantal windingen om de spijker een grote invloed heeft op de kracht van een Elektromagneet.
Want elke elektrische draad draagt een magnetisch veld mee rond de geleider , als je de draad om een kern (spijker in dit geval) windt, en er stroom door heen laat worden de deeltjes in het metaal allemaal op eenzelfde manier gericht. Als je dus meerder windingen hebt (over elkaar)
vergroot je het oppervlakte in de lussen en vergroot je dus het magnetsiche veld!

Dit is een voospelling!! van een onderzoekplan!
Mensen klopt hier iets van???? Zijn er dingen die ik moet veranderen??? Moet er iets veranderd worden zeg dat zo makkelijk mogelijk ik ben pas 14!!

THX!!

[Bericht gewijzigd door natuurkunde-nerd op maandag 25 september 2006 20:11:40

De kracht neemt toe per winding, en met de stroom erdoor.

Beredeneer het door de veldlijnen rond de geleider te tekenn.

http://www.webchemistry.nl - Internet Ontwikkeling en Web Design | http://www.scienceflicks.com Science Videos | http://www.merghart.com/p/26/Electronics My electronics projects

zoiets

De formule is
B=µ*I*n/l
met µ als de magnetische mermeabiliteit van het medium
I de stroom sterkte door de magneet in ampere
n als aantal windingen van de mangeet zonder eenheid
en l als de lengte van de spoel in meters

Rondom een geleidende draad waar een elektrische stroom doorheen loopt, wordt een magnetisch veld opgewekt. De opgewekte magnetische flux is als volgt uit te drukken:

phi = L * I

waarin phi de magnetische flux uitgedrukt in Weber
L de zelfinductie in Henry
en I de stroomsterkte in ampère

Een sterk magnetisch veld wordt verkregen door hoge stromen of een grote zelfinductie. Hoge stromen zijn niet altijd toepasbaar, vandaar dat meestal een hoge zelfinductie wordt verkregen door een draad te wikkelen in de vorm van een spoel (ofwel solenoïde) - de velden van alle windingen worden zo bij elkaar opgeteld.

Als je zoveel mogelijk paperclips op wil tillen moet je dus OF een spoel maken met een hoge L (zelfinductie) OF een hoge stroom erdoorheen laten lopen. Waarop wordt je magneet aangesloten? Batterij/voeding? Gebruik dik koperdraad en laat er een flinke stroom door lopen..

De zelfinductie van een spoel laat zich noteren als:

http://upload.wikimedia.org/math/c/4/8/c48646b18ad37340a35862b56e1c7e44.png

L de zelfinductie in henry
n het aantal windingen van de spoel
Rm de door de spoel geziene magnetische weerstand in AV-1s-1

Rm bereken je met
http://upload.wikimedia.org/math/b/3/7/b37c7fe2ac37831fd56af7a401838155.png
Waarbij l de lengte van de spoel is, u gelijk is aan de magnetische permeabiliteit van je spijker en A het oppervlak van dwarsdoorsnede van de spoel..

Bovenstaand verhaal deels afkomstig van Wikipedia

de elektromagneet word aangesloten op een voedingskastje!
:-)

Dus als ik het goed begrijp kan ik de elektromagneet sterker maken met een lang stuk koperdraad, daarmee moet ik dan veel windingen maken, maar omdat een langers stuk koperdraad de weerstand groter maakt moet ik dat compenseren met een Dik stuk koperdraad (dus een dikke, lange koperdraad)

De hoeveelheid stroom is ook belangrijk, dus zo veel mogelijk amperes erop loslaten?

Anoniem

Op 24 september 2006 14:04:06 schreef Blanckaert Tim:
zoiets

De formule is
B=µ*I*n/l
met µ als de magnetische mermeabiliteit van het medium
I de stroom sterkte door de magneet in ampere
n als aantal windingen van de mangeet zonder eenheid
en l als de lengte van de spoel in meters

Maak je het niet een beetje te moeilijk voor NatuurkundeNerdje met je mermeabiliteit en mangeten?:-)

@N-N,
Heel simpel, elektriciteit en magnetisme zijn een onverbrekelijk geheel. Elke elektrische stroom voert een magnetisch veld met zich mee rond de geleider. Nu weet je eigenlijk alles zelf al, alleen een beetje redeneren.
Leg je je koperdraad in een lusje, dan concentreer je dat krachtveld in het centrum van die lus.
Dus de magnetische kracht is evenredig aan de stroom en het aantal lusjes die je legt.(windingen). Men spreekt dan ook van Amperewindingen als eenheid van magnetisme.
Ijzer heeft speciale magnetische eigenschappen.
Het bestaat uik miljoenen kristalletjes die elk op zich kleine magneetjes zijn. Die liggen kriskras door elkaar en het uitwendig magnetisme is nul. Breng je nu zo'n ijzeren staafje in de spoel (kern noemt men dat) dan worden door het magnetisch veld alle ijzerkristallen in dezelfde richting uitgelijnd. Hierdoor wordt het oorspronkelijke magnetische veld heel erg versterkt. Men noemt dit magnetische inductie. Hoe dikker je kern is en hoe korter, hoe sterker je magneet zal worden.
Gewoon ijzer verliest zijn magnetisme terug grotendeels na het stoppen van de stroom omdat de ijzerkristallen erg bewegelijk zijn. Bij staal blijft een zeker veld bestaan omdat de beweging van de kristallen gehinderd wordt door de ingesloten koolstof. (Die ook de hardheid veroorzaakt)
Koper, aluminium en dergelijke hebben geen magnetische eigenschappen.

Ik dacht dan meer en dunner beter was....

Een atx voeding is geen labvoeding, en je kunt er geen auto mee starten ook

grotedikken, hartstikke bedankt het is nu een stuk duidelijker..je hebt het duidelijker gemaakt, ik snapte namelijk geen hol van die andere verhalen;)

Anoniem

Op 24 september 2006 14:57:25 schreef Ibanez:

Ik dacht dan meer en dunner beter was....

Heiniken is dunner dan bier, en daarom moet je er meer van drinken,maar of het beter is???:-)
De magnetische veldsterkte van een spoel, luchtspoel of met staafkern, is omgekeerd evenredig met de lengte.
Immers een magnetisch veld is altijd in zichzelf gesloten en het veld dat aan de noordpool uittreedt moet door de lucht met een grote magnetische weerstand terug naar de zuidpool. Hoelanger die weg, hoe zwakker het veld.

[Bericht gewijzigd door Anoniem op zondag 24 september 2006 15:11:07

Het is toch zo dat de weerstand groter word als je een langere draad gebruikt? Dat zou dus betekenen dat de magneet zwakker word! Dat compenseer je dan toch met het aantal windingen!??¿¿

KLopt dit bovenstaande verhaal?? Want we hebben het op dit moment over weerstanden...En dat zou ik dan in mn onderzoeksplan kunnen opnemen :-)

Op 24 september 2006 14:56:22 schreef grotedikken:
[...]
Maak je het niet een beetje te moeilijk voor NatuurkundeNerdje met je mermeabiliteit en mangeten?:-)

permeabiliteit dus

http://nl.wikipedia.org/wiki/Magnetische_permeabiliteit

stukje was van erges gekopieert, omdat ik ff de formule me niet kon herinneren

Op 24 september 2006 15:07:30 schreef natuurkunde-nerd:
Het is toch zo dat de weerstand groter word als je een langere draad gebruikt? Dat zou dus betekenen dat de magneet zwakker word! Dat compenseer je dan toch met het aantal windingen!??¿¿

KLopt dit bovenstaande verhaal?? Want we hebben het op dit moment over weerstanden...En dat zou ik dan in mn onderzoeksplan kunnen opnemen :-)

ik zou opteren voor een dunne draad, zodat je veel windingen hebt, en dus een groter magnetisch veld, omdat je oppervlakte in de lussen vergroot door de meer windingen

[Bericht gewijzigd door Tim Blanckaert op zondag 24 september 2006 15:14:10

Bij een gegeven kern (spijker) en een volume koper dat hierop wordt gewikkeld maakt het niet uit of deze wordt uitgevoerd met:

- veel windigen (= dun draad, kleine stroom, hoge spanning)
of
- weinig windingen (= dik draad, hoge stroom, lage spanning)

Dat heb ik hier http://www.circuitsonline.net/forum/view/3932/1 al eens aangetoont.

Anoniem

Op 24 september 2006 15:07:30 schreef natuurkunde-nerd:
Het is toch zo dat de weerstand groter word als je een langere draad gebruikt? Dat zou dus betekenen dat de magneet zwakker word! Dat compenseer je dan toch met het aantal windingen!??¿¿

KLopt dit bovenstaande verhaal?? Want we hebben het op dit moment over weerstanden...En dat zou ik dan in mn onderzoeksplan kunnen opnemen :-)

Er spelen natuurlijk nog meer factoren mee.
Het magnetisch veld wordt alleen door de stroom en het aantal windingen bepaald. Maar,
Als je die spoel op een spanningsbron aansluit zal er een stroom vloeien die evenredig is met de spanning die je aanlegt en omgekeerd evenredig met de weerstand van je spoel.
I=U/R Stroom is spanning gedeeld door weerstand,
simpelweg.
De weerstand is dan weer bepaald door de dikte van de draad, en de lengte ervan. Dikker is minder, langer is meer. Hangt ook af van het materiaal. Koper wordt meest gebruikt voor elektriciteit omdat het een goede geleider is. zilver is nog beter maar te duur, en lood, zink, ijzer geleidt veel minder goed.

De weerstand zorgt ook voor warmteontwikkeling. De ontwikkelde warmte is evenredig met de weerstand en met het kwadraat van de stroom/
Dus dubbele stroom door de zelfde draad is vier maal zoveel warmte.
Door die warmte kan je spoel oververhitten, anderzijds moet je bron de vereiste stroomkunnen leveren, je zult dus moeten wat rekenen en proberen.

beetje domme vraag misschien maar van welk materiaal is een spijker gemaakt;)

Anoniem

Op 24 september 2006 15:27:34 schreef natuurkunde-nerd:
beetje domme vraag misschien maar van welk materiaal is een spijker gemaakt;)

Meestal van zacht ijzer, soms van staal, maar dat zijn die geblauwde die stukspringen. Als je ze kunt plooien ist ijzer. Best is dus van een dikke spijker tenemen, waar je een stuk afzaagt.stukje betonijzer is nog dikker.

Denk er wel aan dat je niet een spoel maakt van 2m 2.5mm2 VD-draad ofzo :) Als in soortelijke weerstand van heelweinig ohm/m.. Meer stroom = sterkere magneet maar ook zwaardere belasting van je voedingskast.. Als je er 10A doorheen laat gaan met 1000 windingen over laten we zeggen 7cm spijker.. Reken maar uit :)

joopv

Golden Member

Ik zou beginnen om de spijker alvast magnetisch te maken met een gewone magneet (er een paar keer langs strijken).

Dan kun je al een paar paperclips optillen nog voordat je er een spoel opheen gewikkeld hebt. :-)

Verder is een spoel altijd een compromis. Zoals freddy al aangeeft kun je veel windingen met dunne draad nemen (en dus weinig stroom) of weinig windingen met dikke draad (en dus veel stroom). Het eindresultaat is min of meer hetzelfde.

Als je de spoel koelt met b.v. water kun je de stroom vergroten. Zie b.v. hier: http://www.hfml.ru.nl/20t-magnet.html

Anoniem

Op 24 september 2006 17:34:32 schreef joopv:
Ik zou beginnen om de spijker alvast magnetisch te maken met een gewone magneet (er een paar keer langs strijken).

Dan kun je al een paar paperclips optillen nog voordat je er een spoel opheen gewikkeld hebt. :-)

Verder is een spoel altijd een compromis. Zoals freddy al aangeeft kun je veel windingen met dunne draad nemen (en dus weinig stroom) of weinig windingen met dikke draad (en dus veel stroom). Het eindresultaat is min of meer hetzelfde.

Als je de spoel koelt met b.v. water kun je de stroom vergroten. Zie b.v. hier: http://www.hfml.ru.nl/20t-magnet.html

Watergekoelde spoelen,waar haal je het. Die jongen wil niet in het Guiness book of records komen, maar moet voor school een simpel elektromagneetje construeren en daaromtrent een bescheiden studiewerkje maken.

Op 24 september 2006 18:45:11 schreef grotedikken:
[...]
Watergekoelde spoelen,waar haal je het. Die jongen wil niet in het Guiness book of records komen, maar moet voor school een simpel elektromagneetje construeren en daaromtrent een bescheiden studiewerkje maken.

meisje;)

maar verder heb je gelijk, ik hoef geen super zware dingen op te tillen ofzo....gewoon een paar paperclips (zoveel mogelijk) ;)

hmh als ik zo denk aan die natuurkunde practica. dan heeft iedereen dezelfde voeding. bij ons was dat een tregelbare die 30volt 1,5 ampere kon.

nu zal iedereen waarschijnlijk dezelde spijker krijgen dus dat is ook een vast gegeven. dan betekend dus dat er zoveel mogelijk windingen op de spijker moet leggen. Als je nu draad pakt met een dikke isolatie kunnen er minder wikkelingen op (plastic neemt ook ruimte in) als jen u eens een oude transformator sloopt en daar het draad afwikkeld. dan heb je mooie wikkeldraad met dunne isolatie

Of de voeding van je buurman stelen en parallel/serie zetten >:)

Heee Nerd,

Je hebt elektrische weerstand en magnetische weerstand. Bij magnetische weerstand is bjivoorbeeld lucht veel groter dan ijzer of nikkel.

Bijv. dat spijkertje wat jullie gebruiken heeft een kleinere magnetische weerstand dan lucht (een spoel dat hol is).

Ik zeg dit maar even zodat je niet in de war raakt met elektrische weerstand die je in de elektronica hebt, van die beige of lichtblauwe componenten met van die gekleurde streepjes erop.

"Een model dat niet werkt is erg. Veel erger echter is een model dat werkt, maar waarvan niemand weet waarom"
Sine

Moderator

De spijker is toch je beperkende factor, daar krijg je maar een zo groot magnetisch veld doorheen geperst.