強力な電磁石の作り方

質問

こんばんは。最近小型で強力な電磁石（長さ数センチくらい）を作ろうと思い、色々調べてみたのですが、いくつか疑問がでてきました。そこですいませんが、質問させていただきたいです。

(1)鉄心と直径の関係
　鉄心に釘を使おうと思うのですが、鉄心の長さ/鉄心の直径が大きいほうが、電磁石の性能が上がる、と書いてありました。しかし、別のところでは、直径が細いとあまり強力な磁石にならないとも書いてありました。目安はどれほどなんでしょうか？

(2)エナメル線の太さ
　エナメル線が太いほうが、エナメル線の電気抵抗が減ると思うのですが、ソレノイド型は単位長さあたりの巻き数で磁力が決まりますよね？ということは線は細ければ細いほど良いのでしょうか？

(3)コイルの巻く場所
　コイルを巻けば巻くほど、磁力は大きくなると思うのですが、コイルを巻く場所は釘の頭部分だけでよく、他は実はあまり意味がない、というのを見つけて、その理由がいまいち能くわかりませんでした。

色々とすいません、よろしくお願いいたします。

回答No.2

foobar

いくつかコメントを。
(1)鉄心を細長くするといっても限度があるかと。鉄心を細長くすると、磁束が通る道のりが長くなって、その分強い起磁力（下で書く電流＊巻数）が必要になります。
また、磁石の力（というのもあいまいですが、とりあえず磁極から出てる磁束で表すとして）は、磁極の面積にも関係するので、細い鉄心は不利になります。

(2)電磁石の強さは、流す電流＊コイル巻数、に関係しています。
細い電線だと巻き数は大きくできますが、流す電流を多くできませんし、
太い電線だと大きな電流を流せますが、巻数を稼げません。
（で、流せる電流は電線の断面積に関係していて、結局コイル全体の断面積をどれくらい取れるか、に依存することになります）

(3)上で書いた磁束の通り道の長さにも関連しているかと。長い鉄心に巻いたコイルの場合、後ろのほうの巻き線（だけじゃないですが）は、磁力線の経路を長い鉄心に沿うようにするのに使われるようになります。
（で、非常に長いソレノイドの磁束の式を見ると、磁束は単位長さあたりの巻数＊電流で決まるようになると）

強い磁石を作るには、
1.磁力線の通る経路をなるべく短くする
2.途中の経路に透磁率の高い鉄心で構成して、磁束をなるべく通りやすくする。（釘のような棒状の鉄心よりもU字型の鉄心のほうが良い）
3.充分太い鉄心を使う
4.コイルの巻き線の断面積を広くする
ことが有効かと（1と4は一部相反するのですが）

お礼

とても丁寧に答えてくださりありがとうございます。早速これを参考にして作ってみたいと思います。

回答No.1

mono9211

どの程度のレベルをお望みなのかよくわかりませんので、こちらでいかがでしょうか。

電磁石の実験
http://www8.pekori.to/~taniuchi/ryo/dennzisyaku/dennzisyaku.pdf

お礼

迅速な返答ありがとうございます。これを読んで試行錯誤してみます。