Электромагнит
Это понятие впервые встречается на программе «Проектная инженерная база» — примерно 9-10 лет (3-4 класс).
Магнит, который включается и выключается: пока по катушке из провода идёт ток, она притягивает железо; выключил ток — отпустила.
Фонарик, только вместо света — притяжение: нажал кнопку — появилось, отпустил — исчезло.
Намотать провод на гвоздь, подключить к батарейке и поднять скрепки; разомкнуть цепь и показать, что скрепки падают.
Катушка провода, по которой течёт ток: ток создаёт вокруг неё магнитное поле, а железный сердечник (гвоздь) усиливает его. Чем больше витков и чем больше ток, тем сильнее магнит. Электромагнитом можно управлять из цепи — на этом работают реле, электродвигатели и электрические звонки.
Сравнить электромагниты с 20 и 40 витками на одинаковых гвоздях: сколько скрепок удержит каждый; объяснить результат.
Соленоид, обычно с ферромагнитным сердечником; поле пропорционально ампер-виткам N·I, сердечник усиливает его в сотни–тысячи раз. Краевые случаи: насыщение сердечника (дальше наращивать ток почти бесполезно) и остаточная намагниченность. Катушка индуктивна: при разрыве цепи даёт выброс напряжения, поэтому рядом с катушкой реле ставят защитный диод.
Собрать управление реле от Arduino через транзистор с защитным диодом; показать на схеме, куда уходит ток катушки в момент выключения.
Частое заблуждение
«Электромагнит — слабая игрушечная копия настоящего магнита». Нет: электромагниты бывают сильнее любых постоянных — кранами на металлобазе поднимают автомобили; главное отличие — им управляет ток.