強力な電磁石の作り方。

質問

砂鉄を多く含んだ砂から、それだけを磁石でもって取り出したいと考えています。
先生から「なにかいい装置作ってくれ」と相談されたので・・・。

ただ・・・・磁石で集めるのだと、効率が悪いので、
スイッチオンオフで磁石化できる電磁石を使います。
問題なのが、ここからなのです。

砂鉄を大量に集められるだけの磁界を発生させるには、どうしたらいいのか？
中に入れる鉄心は12mm×150mmのボルトを用意しました。
もちろん銅線もたんまり巻きつけるのですが、流す電流（電圧？）を
どうするかで悩んでいます。

乾電池程度では無理と聞いたので、コンセントからにするつもりですが、
その場合、抵抗が必要だと思います。
（そもそも電磁石って抵抗になるのでしょうか？）
抵抗は何がいいのか、等、具体的な回路を教えて欲しいです。

お願いします！（ペコリ

回答No.5

tetsumyi · ベストアンサー

銅線をいっぱい巻けば良いと言う訳ではありません。
鉄には飽和磁束ががあってこれ以上磁力は強くなりません。
では、どうすれば簡単に飽和磁束を発生できるかですが、
鉄の棒は両端が空気なので飽和磁束にすることは難しいので、このボルトを曲げてCの字型にします。
こうすれば空間が小さくなって、この空間部分に強力な磁力が発生します。
空間の幅を３ｃｍ程度にした場合、少ない電流で棒の場合に比較して何十倍の磁界となり電池で充分です。

お礼

遅くなりましたが、興味があるのでお礼を入れますね。

鉄には上限があるのですか・・・。
その上限の状態を、飽和磁束という。
それを作るにはC字にして、飽和磁束が発生するのは、欠けている空間部分のみ、
ということですね。

＞少ない電流で棒の場合に比較して何十倍の磁界となり電池で充分です。
これは魅力的です。

回答No.6

KEN_2

＞砂鉄を多く含んだ砂から、それだけを磁石でもって取り出したいと考えています。
電磁石でなくとも、棒磁石かU字磁石を丈夫なビニール袋で包んで、砂鉄が吸着したら受け容器の上で磁石をビニール袋から引き出せば簡単に砂鉄を集められます。

砂場や海岸でよく砂鉄集めをしたものです。
これから強力な電磁石を作るより簡単にできます。明日にでもお試しあれ・・・

補足

結局、磁石を使うものでやりました。
ここでちょっと紹介させてください。

まず、以下のものを用意します。

・ホットスターラー
・砂鉄まじりの砂
・フライパン（薄めがよい）
・磁石

ホットスターラーは、本来、水溶液を手軽に作ったりするものですが、中には回転する
割と強めの磁石が入っています。
スターラーの電源を入れたら、磁石のパワーを最大にまで引き上げます。
その上に砂を薄く引いたフライパンを乗せます。
すると、回転する磁石に引き寄せられて、砂鉄が渦を巻くように集まってきます。

ある程度砂鉄が渦をまいたら、磁石を近づけて、集めます。
この作業は砂鉄があまりないと効果が薄いので、

１.砂鉄を砂まじりでもいいから、ざっくりと集める。うかせてとるとよい。

２.スターラーを使って高純度にする。

という方法が手っ取り早いです。

回答No.4

Takuya0615

液体窒素はそんなにキケンなものではないですよ。

皮膚に触れても（正確には触れる直前に）気化しますので冷たい空気というイメージで差し障りありませんよ。

液体窒素が本当に嫌ならドライアイスでもいいかもしれませんね。

回答No.3

rimurokku

交流の家庭用電気では、直流に直すのに装置が必要になります。
乾電池をたくさんつなぐのも、それなりの大きさと費用が必要になります。

既製品の強力な永久磁石を使うのがもっとも確実で簡単です。
磁石がすっぽり入るケースを作り、ケースを付けた状態で砂鉄を回収し、永久磁石を引き抜けば砂鉄はケースより離れて回収できます。
ケースの素材が軟鉄であれば、磁石から離せば磁力は残りません。
多少力が落ちますが、銅板など磁力が残らないもので作れば細かい砂鉄も綺麗に離れてくれます。

磁石を引き抜くときに砂鉄が付いて上がらないように、ケース縁につばを付けるなど形は工夫して下さい。

ちなみに、より強力な電磁石を作るには、細い銅線をたくさん巻くことです。
また、巻いたコイルが抵抗と成りますので別に抵抗を入れる必要はありませんが、直流電流とコイルの抵抗値によっては熱が発生します。

お礼

>既製品の強力な永久磁石を使うのがもっとも確実で簡単です。

やはりその手が一番早そうですね・・・。
検討してみましょう。

ありがとうございます。

回答No.2

Takuya0615

磁化しないケースに液体窒素を入れて、それに質問者さんが作成したコイルを入れて

スイッチ、オンっ！

結構強力なものになると思いますよ。

お礼

回答ありがとうございます。

液体窒素はちょっと危険ですね・・・
手軽に作れて比較的安全なものが望ましいです。
中学生も手伝う予定らしいので。

回答No.1

Cupper-2

＞乾電池程度では無理と聞いたので、コンセントからにするつもりですが、
＞その場合、抵抗が必要だと思います。

いやいや、整流回路と言って、交流を直流に変換する回路が必要になります。
交流のまま磁石を作ると…
　N極→磁力ゼロ→S極→磁力ゼロ→N極→…
と交流の周波数に合わせて変化します。
目的から察するに、磁力がゼロになっちゃマズイだろ？

電池を多数直列に並べれば良いんじゃない。
10個くらい並べればコイルの抵抗にもよるだろうけど、怖いくらいの電流が流れるだろうからそれで十分な気がする。

磁力を強くするには、
　１ コイルの巻き数を増やす
　２ コイルに流す電流を大きくする
　３ コイルの芯に鉄など磁化されやすい物を入れる
の３点が考えられます。

あと、鉄は電磁石の芯に使えるけど磁化されて磁力を保ったままになるから、そこんところも考慮しておこう。
引き寄せた砂鉄が取れなくなることがあるって事です。

お礼

あっ、そういえば磁化しちゃいますね・・・
これでは作っても意味がないですね。

きれいにオンオフできるような芯って存在しているのでしょうか・・・？
あればそれを使いたいですね。

なんかの電化製品を分解して、割と強い磁石を取り出す方向にしましょうか・・・。
磁石自体（上下に動かして）で砂鉄を磁界外に残すことできる装置とか・・。