Midiendo un electroimán

La energía eléctrica se calcula multiplicando los voltios por amperios. La respuesta está en vatios.

$$ P = VI $$

La Ley de Ohm dice que \ $ V = I R \ $ para que podamos derivar otras dos formas de calcular el poder:

$$ P = VI = IR {R} = I ^ 2R $$

o

$$ P = VI = V \ frac {V} {R} = \ frac {V ^ 2} {R} $$

Para calcular la potencia necesitas tomar dos medidas.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Figura 1. Medición de corriente y voltaje.

• Mida la corriente conectando su medidor en serie con la carga.
• Mida el voltaje en la carga.

Tenga mucho cuidado de conectar los cables del medidor a los enchufes correctos y seleccione el rango correcto antes de encender.

Permítame abordar la segunda de sus preguntas: ¿Es más fuerte el campo magnético si agrega más vueltas a la bobina?

Depende.

Generalmente, si empuja la misma corriente a través de dos bobinas, la que tenga más vueltas generará el campo más fuerte. Sin embargo, la bobina con más vueltas también tiene una mayor resistencia eléctrica (cable más largo ...), por lo que necesita un voltaje más alto para lograr la misma corriente.

En su caso, está utilizando una batería para accionar la bobina, por lo que se proporciona el voltaje. En este caso, ambos efectos se cancelarán (hasta cierto punto). Cuantos más giros gire, más baja será la corriente (y menos calor se generará), pero la intensidad de campo no se verá muy afectada.

Sin embargo, una bobina con muchas vueltas también tiene una alta inductancia. Piense en la inductancia como una especie de inercia, que se opone a cualquier cambio actual en la bobina. Una alta inductancia limitará la capacidad de enviar un pulso corto a través de la bobina. Además, al abrir el circuito (apagar el imán), la bobina generará un alto voltaje, posiblemente generando una chispa que forma un arco en los contactos de conmutación.

Así que tendrás que experimentar para encontrar la configuración óptima.

La intensidad del campo magnético es proporcional a Amperios * Giros

Los voltios para una cierta corriente dependen de la resistencia de la bobina, que depende del diámetro del alambre, el número de vueltas y la longitud media de bobinado por vuelta.

Si la corriente es demasiado alta para la resistencia de la bobina, la bobina se sobrecalentará.

Ahora, aquí hay algo que puede encontrar útil:

Para una disposición física determinada de la bobina (núcleo fijo y 'ventana' del bobinado), la intensidad de campo, cuando se diseña de manera óptima, es aproximadamente la misma para una misma potencia de entrada (en vatios) independientemente del voltaje.

En otras palabras (para dimensiones físicas dadas), un solenoide óptimo de 10V 1A genera un campo magnético tan fuerte como el mismo solenoide para 100V 100mA. La bobina de mayor voltaje tendrá muchas más vueltas de cable más fino. En tensiones realmente bajas y altas, esta relación tiende a romperse, pero para unos 5V a 50V funciona bien.

Para ver esto: la intensidad del campo magnético \ $ M \ propto I \ cdot n \ $ donde I es la corriente y n es el número de vueltas.

La potencia de la bobina \ $ P = I \ cdot V \ $ es constante para un arreglo dado, por lo que la resistencia de la bobina \ $ R \ propto V ^ 2 \ $

\ $ n \ propto 1 / a \ $ donde a es el área de la sección transversal del cable (para un relleno de área de ventana fija)

La resistencia de la bobina \ $ R \ propto n / a \ $

Entonces \ $ R \ propto n ^ 2 \ text {y por lo tanto} n \ propto V \ $

Por lo tanto, la intensidad de campo \ $ M \ propto \ frac {V \ cdot n} {R} \ $ es aproximadamente constante independientemente de la tensión de diseño V para una bobina óptima (definida aquí como cuando la ventana está llena de cable de cobre en la mayor medida posible).

Si puede calcular aproximadamente cuántos vatios puede disipar su bobina (también dependerá de la clase de aislamiento del cable, y si el solenoide debe tener una capacidad de servicio continuo o si es momentáneo está bien), entonces puede calcular La resistencia total del alambre. Desde el área de la ventana (con algunos permisos porque no puede llenarlo al 100%) puede calcular el calibre del cable que le dará la resistencia adecuada y llenar la ventana casi por completo. El número de vueltas se deduce de eso.