Электрический ток и магнитная стрелка

Однако магнитное поле существует не только вокруг магнитов. Его можно создать с помощью... электрического тока. Да, не удивляйтесь. Едва только в каком-либо проводнике установится электрический ток, как вокруг этого проводника сразу же возникает магнитное поле.

Чтобы убедиться в этом, достаточно провести простой опыт с уже хорошо знакомой вам цепью, состоящей из батарейки, лампочки, ключа и соединительных проводов. Расположите рядом с одним из этих проводов магнитную стрелку на подставке или компас и замкните цепь выключателем. Одновременно со вспышкой лампочки магнитная стрелка отклонится. Выключите лампочку, и стрелка вернется в первоначальное положение.

Что же подействовало в этом опыте на стрелку?

Несомненно, её отклонило создаваемое электрическим током магнитное поле. Поле это, однако, очень слабое. Чтобы значительно усилить его действие, нужно провод свернуть в спираль или намотать в виде катушки, а ещё лучше – навить его на железный стержень – сердечник.

Изготовьте такую катушку с железным сердечником.

Делаем катушку с сердечником

Для этого возьмите большой железный гвоздь диаметром 4–5 мм и хорошо отожгите его в печке или на огне: нагрейте докрасна и дайте ему медленно охладиться. Будьте при этом очень осторожны с огнем! Снимите с гвоздя наждачной бумагой окалину, а затем острой гранью напильника спилите конец гвоздя и шляпку, чтобы концы его стали плоскими.

Получившийся железный стержень – это сердечник для катушки.

Далее нужно изготовить каркас.

Вырежьте из плотной бумаги заготовку размерами 50X50мм и обмотайте её вокруг сердечника, предварительно смазав клеем. После высыхания клея получится трубочка – шейка каркаса, которая должна свободно надеваться на сердечник и сниматься с него. Поэтому клеем нужно смазать только ту часть, которая не касается железа.

Из картона вырежьте две щечки для каркаса и наденьте их с двух сторон на шейку. На концы шейки намотайте узкие (шириной 3 мм) полоски бумаги, смазанные клеем. Они образуют упорные венчики, прочно удерживающие щечки. Дайте клею хорошо просохнуть.

На готовый каркас намотайте 20–25 м медного провода с эмалевой изоляцией диаметром 0,2.–0,3 мм, оставив концы (выводы) длиной по 100 мм. Наматывайте провод аккуратно, виток к витку, между отдельными рядами прокладывайте тонкую бумагу. Закончив намотку, закрепите выводы проводников ниткой и зачистите их концы от изоляции. В готовую катушку вставьте железный сердечник.

Есть электромагнит!

Теперь можно приступить к испытанию изготовленной катушки. Разложите на столе мелкие железные предметы: гвоздики, скрепки, булавки и пр.

Сначала убедитесь, что ни железный сердечник, ни катушка не обладают свойствами магнита – не притягивают железные предметы. Затем соберите цепь по схеме, приведенной ниже (на этой схеме катушка с железным сердечником условно изображена в виде прямоугольника).

Обратите внимание на то, что в этой цепи катушка с железным сердечником является потребителем энергии. Поднесите катушку со вставленным в неё сердечником к гвоздику или булавке и замкните цепь выключателем. Теперь гвоздик, булавка притянутся к сердечнику и будут держаться до тех пор, пока вы не разомкнете цепь.

Значит, катушка с железным сердечником превратилась в магнит! Точнее, в электромагнит: ведь притяжение заметно проявляется только при протекании по катушке электрического тока.

Проверьте теперь, как действует электромагнит на магнитную стрелку. Вы убедитесь, что у него, как у стального магнита, два полюса: северный и южный. Стрелка компаса поможет вам их различить. Но вот что особенно интересно. Если изменить направление тока в катушке (поменяв местами её выводы, присоединенные к другим элементам цепи), то изменятся и полюсы электромагнита: северный полюс станет южным, а южный – северным. Магнитная стрелка компаса сразу обнаружит и отметит это изменение.

Силу притяжения вашего электромагнита можно увеличить, придав его сердечнику форму буквы П. Изогните сердечник (или изготовьте П-образный сердечник из другого гвоздя) и наденьте катушку на один из его концов. У вас получится электромагнит, который можно использовать в различных моделях, например в модели подъемного крана.

Не только для моделей

На заводах и фабриках подъемные краны с мощными электромагнитами применяют для переноски тяжелых железных грузов. Они поднимают многотонные слитки, собирают мелкую стружку лучше самого искусного дворника. И при этом они очень удобны в обращении: включил ток – магнит крепко схватывает груз, выключил ток – и он послушно выпускает груз там, где нужно.

Подумайте, как построить модель подъемного крана с электромагнитом. Такая модель будет достойным пополнением вашей игротеки. Подумайте и над другими возможными самоделками, в которых может быть использован электромагнит. Две такие конструкции мы опишем ниже.