Расчет Электромагнита

[Straider]

Всем привет!

Меня зовут Илья, в этом году заканчиваю 11-й класс.

Ниже прикрепил картинку. Внизу установлена подвижная часть с установленным электромагнитом(нарисовал условно обыкновенный магнит). Выше черта - дощечка толщиной 0,3 см. На этой дощечке установлен предмет, внизу которого закреплен магнит, либо обычная металлическая пластина.

1) Необходимо рассчитать необходимую силу притяжения электромагнита, чтобы при его передвижении, перемещался бы и верхний предмет. Общая масса верхнего предмета m = 0,15 кг. Какую силу необходимо преодолеть, чтобы сдвинуть предмет? Силу тяжести + силу трения? Если коэф. трения взять равным 0,5, то получается, что необходимо преодолеть 0,75 Н. Наверное, стоит это значение увеличить раз в 9(читал, что в сопромате так делают). Но ведь к себе ещё будет и нижний электромагнит притягивать? Запутался. Прошу помощи.

2) Рассчитать параметры самого электромагнита. Известны геометрические значения: r = 3 см, Hсердечника = 1,2 см. В интернете смотрел различные статьи на тему расчета силы электромагнита. Нашел одну самую оптимальную, но не понял откуда взялись нижние коэффициенты:

P = B² х S / (25 х 1000000)

P - подъемная сила

S - площадь сечения сердечника

Самые острый вопрос на данный момент - 1-й. Зная его, смогу приблизительно рассчитать параметры электромагнита, потому что в интернете статей много.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[o_l_e_g]

Считать подобное, можно только прикидочно, и то дело это неблагодарное, даже от материала пластины, на подвижном предмете, будет зависить сила притяжения. Обычно, подбирают эмпирически, регулировкой тока через ЭМ.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Стальной]

Если ты не можешь рассчитать направление равнодействующей силы - 11 классов закончил зря. Магнит делай так - на кусок стали диаметром 20 мм и высотой 50 мм намотай обмоточный провод d 0,3 мм в 5 слоёв, дальше посмотри эффект и сообщи.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Straider]

o_l_e_g, да, читал, что рассчитывают по специальным графикам.

Стальной, ошибся и указал силу трения - спроецировал автоматически в голове на ось OX. Равнодействующая конечно же ~1,7 Н приблизительно получается. В ближайшее время постараюсь найти сердечник и посмотреть.

Самое сложное - узнать, какое приблизительное минимальное значение подъемной силы электромагнита необходимо, чтобы всё это можно было без проблем перемещать.

Изменено 7 марта, 2016 пользователем Straider

[IMXO]

Самое сложное - узнать, какое приблизительное минимальное значение подъемной силы электромагнита необходимо, чтобы всё это можно было без проблем перемещать.

это как раз самое простое....

Fм=>k*mg/(cosa - k*sina) , где

k - коеф. трения

a<arctan(1/k) - угол между плоскостью и магнитной силой

[Стальной]

Вот электромагнит, как я описывал, питание свинцовый акб 12 В

[XP1]

Самое сложное - узнать, какое приблизительное минимальное значение подъемной силы электромагнита необходимо, чтобы всё это можно было без проблем перемещать.

это как раз самое простое....

Fм=>k*mg/(cosa - k*sina) , где

k - коеф. трения

a<arctan(1/k) - угол между плоскостью и магнитной силой

А эта сила Fm это что? ... То есть это сила действующая на объект со стороны электромагнита когда он смещен или находится под объектом как на рис из первого поста?

Изменено 9 марта, 2016 пользователем XP1

[Azarka]

Ну и задачки у вас в 11-м классе.)))

Итак давай разбираться по порядку.

1. Чтобы сдвинуть лежащий предмет надо преодолеть силу трения F1трен=Ктрен*Р=Ктрен*m*g, т.к. Р=m*g.

2. Электромагнит согласно твоему рисунку расположен снизу. Поэтому своей силой притяжения (Fмагнита) он как бы увеличивает вес предмета, поэтому в формулу силы трения, которую нам надо преодолеть, подставляем не P=m*g (это чисто вес), а сумму веса и силы магнита F2трен=к*(P+Fмагнита).

3. Дальше чисто математика, предмет сдвинется когда Fмагнита больше или равно >= F2трен, Fмагнита>=к*(P+Fмагнита), раскрываем скобки, переносим к*Fмагнита вправо,

Fмагнита-к*Fмагнита>=k*P, выделяем Fмагнита, делим на (1-к), получаем Fмагнита>=(k*P)\(1-k).

4. При расчете силы магнита будь внимательнее с размерностью кГ и Н, и у чти что тебе еще дана высота магнита. Вообще надо бы уточнить какие именно параметры магнита надо рассчитать.

Коэффициенты в твоей формуле расчета силы магнита "не нижние", а в знаменателе)) эти коэффициенты эмпирические, т.е. полученные усреднением/приближением данных множественных опытов.

Изменено 9 марта, 2016 пользователем Azarka

[XP1]

Ну и задачки у вас в 11-м классе.)))

Итак давай разбираться по порядку.

////

2. Электромагнит согласно твоему рисунку расположен снизу. Поэтому своей силой притяжения (Fмагнита) он как бы увеличивает вес предмета, поэтому в формулу силы трения, которую нам надо преодолеть, подставляем не P=m*g (это чисто вес), а сумму веса и силы магнита F2трен=к*(P+Fмагнита).

3. Дальше чисто математика, предмет сдвинется когда Fмагнита больше или равно >= F2трен, Fмагнита>=к*(P+Fмагнита), раскрываем скобки, переносим к*Fмагнита вправо,

Fмагнита-к*Fмагнита>=k*P, выделяем Fмагнита, делим на (1-к), получаем Fмагнита>=(k*P)\(1-k).

Мне кажется что Вы не до конца поняли условия задачи....

Формулы из поста №5 верные......

Я просто хотел уточнить для себя:.... ведь изменение положения нижнего магнита приведет и к изменению не только напрявления вектора силы Fm но и модуля...

Изменено 9 марта, 2016 пользователем XP1

[IMXO]

чему вас в школе учат не понятно

вопрос стоял в сложности определения минимальной силы магнита, собственно это и есть модуль этой силы!

а изменение угла это и есть изменение вектора

а то что сила эта зависит от расстояния между магнитами это уже другой вопрос...

[XP1]

Самое сложное - узнать, какое приблизительное минимальное значение подъемной силы электромагнита необходимо, чтобы всё это можно было без проблем перемещать.

это как раз самое простое....

Fм=>k*mg/(cosa - k*sina) , где

k - коеф. трения

a<arctan(1/k) - угол между плоскостью и магнитной силой

Я вот это понял : "приблизительное минимальное значение подъемной силы электромагнита"

как расположение электромагнита строго под объектом, без какого либо смещения…

[Straider]

Ребят, всем огромное спасибо! ) Очень сильно помогли.

Ещё один вопрос возник. В статье, которую я нашел, измеряют подъемную силу электромагнита в килограммах. Формулу эту я указал в первом посте в пункте два. Как мне дальше использовать данное значение? Точнее, каким образом можно его связать с минимальной силой электромагнита, которую рассчитали по формуле IMXO и Azarka?

Прикладываю ссылку на данную статью: http://subscribe.ru/archive/tech.electrotech/201005/24070523.html

[IMXO]

тяжелый случай, если магнит будет под объектом , он (объект) никуда не сдвиницо по определению

[Straider]

XP1, в данном случае, электромагнит действительно располагается строго под объектом. Наверное, небольшими смещениями стоит пренебречь, потому что у меня весьма небольшие знания в данной области. ))

[IMXO]

Ещё один вопрос возник. ...

я же говорил что

Самое сложное - узнать, какое приблизительное минимальное значение подъемной силы электромагнита необходимо, чтобы всё это можно было без проблем перемещать.

самое простое....

[Straider]

IMHO, я проводил простенький эксперимент с двумя обыкновенными неодимовыми магнитами. Магниты размещал НА и ПОД дощечкой соответственно. Дощечка - фанера толщиной 0,3 см. Сила их притяжения была недостаточно большой, поэтому передвигая нижний магнит, между их перемещением была небольшая рассинхронизация

[Azarka]

Ребят, всем огромное спасибо! ) Очень сильно помогли.

Ещё один вопрос возник. В статье, которую я нашел, измеряют подъемную силу электромагнита в килограммах. Формулу эту я указал в первом посте в пункте два. Как мне дальше использовать данное значение? Точнее, каким образом можно его связать с минимальной силой электромагнита, которую рассчитали по формуле IMXO и Azarka?

Прикладываю ссылку на данную статью: http://subscribe.ru/...5/24070523.html

Сила тяги электромагнита определяется по формуле F=40550∙B^2∙S,

где F – сила тяги электромагнита, кГ (сила измеряется также в ньютонах, 1 кГ =9,81 Н, или 1 Н =0,102 кГ); B – индукция, Тл; S – площадь сечения электромагнита, м2.

вот источник http://electricalschool.info/ecalc/1311-sila-tjagi-jelektromagnitov.html достаточно популярно написано

[IMXO]

потому что у меня весьма небольшие знания в данной области. ))

так садись за учебник физики и учи третий закон Ньютона

[Straider]

Azarka, видел эту статью, но как-то прошел мимо. Изучу. Вопрос по поводу тех килограммов, про который писал выше, отпал. Спасибо!

IMHO, знаю я эти законы, во всяком случае, на уровне школьной программы. Просто производя расчет чего-то реального, начинаю теряться: так ли будет здесь, а может быть иначе? Как выясняется, это почти такие же задачи, какие мы и решаем в школе. Наверное, уже привычка видеть учебное "Дано" и решать типичные задания.

[XP1]

тяжелый случай, если магнит будет под объектом , он (объект) никуда не сдвиницо по определению

Есть два варианта для " сдвиницо" 1. Включить электромагнит и сдвинуть его механически ( и объект потянется в сторону магнита.

2. сдвинуть обесточенный магнит на некотрорую величину и включить ...

Мы просто говорим о "разном"

[Azarka]

IMHO, я проводил простенький эксперимент с двумя обыкновенными неодимовыми магнитами. Магниты размещал НА и ПОД дощечкой соответственно. Дощечка - фанера толщиной 0,3 см. Сила их притяжения была недостаточно большой, поэтому передвигая нижний магнит, между их перемещением была небольшая рассинхронизация

а если ты на дощечку и на магнит наждачную шкурку приклеишь, то вообще не сдвинешь, или вместо магнитика на дощечку утюг положишь, тоже не поедет))))

МАГИЯ!!! едрить колотить)))))))))

все как я писал выше по формуле Fмагнита>=(k*P)\(1-k), в первом случае увеличился коэф трения и знаменатель стал маленьким, предположим коэф увеличился с 0,2 до 0,6, соответсвенно знаменатель уменьшился с 0,8 до 0,4 и значит магнитная сила должна возрасти в шесть раз (подумай почему), а во втором случае с большим утюгом возрос вес в числителе формулы, что тоже потребовало увеличение силы магнита.

Никак Илюшенька в ФИЗТЕХ решил поступать ))))))))))

Изменено 9 марта, 2016 пользователем Azarka

[Straider]

Эх, промахнулся, забыл расписать полностью действие. Внизу(под дощечкой) установлен электромагнит на подвижной части. Активируемым электромагнит и сдвигаем его в нужную сторону, перемещая вместе с ним и верхний объект.

Azarka, меня раньше физика не сильно интересовала. Взял формулу, вывел нужную переменную, подставил в следующую формулу, получил ответ. В этом году у нас появился новый преподаватель, физику полюбил, да и подготовка к ЕГЭ идет полным ходом. Например, нам за 4 года обучения ни разу не показывали опыты, а в этом учебном году все очень здорово. )))

Меня больше привлекает информатика, точнее web-программирование, даже несколько успешных(относительно) проектов есть. Соответственно поступать планирую туда, где можно будет расширить свои знания в этой сфере, а для поступления в большинство ВУЗов необходимо сдавать именно физику.

[IMXO]

IMHO, знаю я эти законы,

ну так поведай нам , на горизонтальной плоскости стоит телега, куда поедит телега, если к днищу привязать груз в 100кг или 500кг ,

телега это верхний магнит,

груз нижний магнит

веревка сила магнитного взаимодействия?????

[Azarka]

Эх, промахнулся, забыл расписать полностью действие. Внизу(под дощечкой) установлен электромагнит на подвижной части. Активируемым электромагнит и сдвигаем его в нужную сторону, перемещая вместе с ним и верхний объект.

а можно всех посмотреть))))))))))))))))))))))))))))))))))

[IMXO]

Есть два варианта для " сдвиницо" 1. Включить электромагнит и сдвинуть его механически ( и объект потянется в сторону магнита.

2. сдвинуть обесточенный магнит на некотрорую величину и включить ...

Мы просто говорим о "разном"

нет тут двух вариантов, даже одного нет...

и ответ только один тело(объект) двигаться не будет

объект может сдвинутся только в случае, если проекция вектора силы на горизонтальную плоскость не равна нулю!