Door Lipi Gupta
Bijgewerkt op 24 maart 2022

Een solenoïde is een strak gewikkelde draadspiraal die een magnetisch veld opwekt wanneer er elektrische stroom doorheen stroomt. Door de windingen in een cilindrische vorm te plaatsen, worden de veldlijnen uitgelijnd langs de as, waardoor de spoel verandert in een krachtige, bestuurbare elektromagneet.

Een zelfgemaakte solenoïde opwinden

Begin met het selecteren van een niet-geleidende kern, zoals een plastic plug of een metalen staaf met een rubberen coating, om de windingen gelijkmatig verdeeld te houden. Gebruik geïsoleerde geëmailleerde koperdraad die past bij de beoogde stroombelasting; dunnere meter voor circuits met laag vermogen, dikker voor hogere stromen. Wikkel de draad strak en gelijkmatig rond de kern en laat lange vrije uiteinden over voor verbindingen. Het doel is om zoveel bochten te maken als nodig is, terwijl je een consistente afstand behoudt om te voorkomen dat aangrenzende bochten korter worden gemaakt.

Nadat u het gewenste aantal lussen heeft bereikt, verwijdert u voorzichtig de kern. Knip het overtollige draad af en houd de twee vrije uiteinden lang genoeg om verbinding te maken met een stroombron of een signaalbron zoals een audio-aansluiting.

Het kiezen van de juiste dikte is van cruciaal belang:een draad die te dun is, kan bij hoge stroom oververhitten, terwijl een te dikke draad materiaal verspilt en het opwinden bemoeilijkt. Zorg ervoor dat de weerstand en hittetolerantie van de draad overeenkomen met de beoogde toepassing.

Het magnetische veld van een solenoïde begrijpen

In lucht wordt het magnetische veld in een solenoïde beschreven door de eenvoudige formule:

B =μNI

waarbij B is de magnetische fluxdichtheid, μ is de permeabiliteit van de vrije ruimte, N is het aantal windingen per lengte-eenheid, en I is de stroom. Door het aantal windingen of de stroom te vergroten, stijgt de veldsterkte proportioneel.

Het toevoegen van een ferromagnetische kern, zoals een stalen staaf, kan het veld dramatisch versterken, omdat de permeabiliteit van de kern veel groter is dan die van lucht. Dit is de reden waarom elektromagneten veel worden gebruikt in relais, kleppen en magnetische sensoren.

Een eenvoudige luidspreker bouwen met een doe-het-zelfsolenoïde

Luidsprekers vertrouwen op een solenoïde (de spreekspoel) en een permanente magneet om elektrische audiosignalen om te zetten in mechanische trillingen. Wanneer het audiosignaal door de spoel stroomt, verandert de veranderende stroom het magnetische veld, dat in wisselwerking staat met de magneet en een diafragma dwingt te trillen, waardoor geluidsgolven worden geproduceerd.

Om een basisluidspreker te bouwen, heb je het volgende nodig:

• Een permanente magneet (bijvoorbeeld een neodymiumschijf)
• Een zelfgemaakte solenoïde (zie hierboven)
• Een plastic beker of soortgelijke container die als omhulsel fungeert
• Elektrische tape en een 3,5 mm AUX-kabel voor signaalinvoer

Bevestig de solenoïde aan de onderkant van de beker, plaats de magneet in de spoel en sluit de uiteinden van de spoel aan op het uiteinde van de AUX-kabel. Wanneer je muziek afspeelt, oscilleert het magnetische veld van de spoel, waardoor de magneet (en het daaraan bevestigde diafragma) gaat trillen, waardoor een hoorbaar geluid ontstaat.

Een mini-solenoïde construeren

Voor een compact project gebruikt u geëmailleerd koperdraad van 36 gauge en wikkelt u dit rond een kern met een diameter van 1 inch, zodat er ongeveer 100-200 windingen ontstaan. Laat lange staarten over om verbinding te maken met de AUX-kabel; als de draad nog bedekt is, schuurt u de uiteinden voorzichtig zodat de geleider bloot komt te liggen.

Bevestig de mini-solenoïde aan de onderkant van een plastic beker en plaats een kleine neodymiummagneet in het midden. De binnenkant van de beker fungeert als een natuurlijke resonator en versterkt de trillingen. Met 1–3 schijfmagneten zal het geluid van de luidspreker merkbaar luider zijn dan met een enkele magneet.

Sluit de spoeluiteinden aan op de AUX-kabel, sluit de kabel aan op een telefoon of computer en test het geluid. Experimenteer met meer windingen of sterkere magneten om te ontdekken hoe de prestaties van de luidspreker veranderen.