Kako stvoriti magnetni dinamo

Na isti način na koji električni generatori stvaraju električnu energiju kemijskim reakcijama, hidrostatičkim silama, vjetrom i druge oblike energije za napajanje gradova, magnetski generatori mogu stvarati magnetske sile, kao i opskrbljivati struja. Možete čak stvoriti magnetni generator ili magnetni dinamo s potrepštinama koje možete kupiti u trgovini ili možda leže oko vaše kuće.

Možete napraviti DIY generator ili dinamo kroz neke jednostavne predmete koji mogu ležati oko vaše kuće. Da biste ga izradili, trebat će vam gusti poludebeli karton, četiri mala keramička magneta, pištolj za vruće ljepilo, oko 200 stopa magnetske žice, mala žarulja i veliki čavao. Generator najbolje radi s tim materijalima, pa ih pokušajte ne zamjenjivati. Ovaj domaći dinamo generator trebao bi biti dovoljno jak da upali nekoliko malih žarulja.

Prvo što će vam trebati je kartonski okvir u obliku pravokutne prizme bez gornje ili donje plohe. Dobra je veličina napraviti gornji i donji prazan prostor oko 8 cm x 3 cm s licima okrenutim lijevo i desno 8 cm x 8 cm, a licima okrenutim prema naprijed i nazad 8 cm x 3 cm. Druge veličine mogu biti korisnije, ovisno o veličini magneta koje ćete koristiti.

Umjesto da izrežete lica kartona i zatim ih zalijepite trakom, može biti učinkovitije izrezati dugu traku kartona širine okvira i duljine kao zbroja duljina u jednom smjeru tako da ga možete presaviti u oblik okvir. To znači izrezivanje duljine od

širine 8 cm, preklopite ga i pričvrstite trakom. Pazite da se okvir ne klima i ne savija previše.

S najvećim licem okvira okrenutim prema sebi, stvorite malu rupu u sredini i malu rupu u sredini lica nasuprot njemu. Ovo je rupa kroz koju ćete smjestiti čavao i koja može prepoznati magnetsku struju. Provjerite je li rupa dovoljno mala da učvrsti čavao, ali dovoljno velika da se čavao može slobodno vrtjeti kao odgovor na magnetsko polje. Pogledajte možete li ga sami vrtjeti bez oštećenja okvira.

Uklonite čavao iz okvira i zalijepite kraj žice na kutiju. Počnite omatati žicu oko kutije. Trebat će vam stotine zavojnica oko okvira da biste stvorili značajno magnetsko polje koje možete mjeriti. Možete razmisliti o postavljanju magneta u okvir dok ga omotavate kako bi okvir bio dovoljno jak i siguran da podnese silu navijanja žice oko njega.

Vratite čavao natrag u dvije rupe i učvrstite dva magneta unutar okvira na obje strane nokta. Upotrijebite vruće ljepilo kako biste osigurali da ostanu za razliku od trake ili drugog materijala koji možda neće provoditi električnu struju. Spojite krajeve žice na dva kraja žarulje i zavrtite nokat da vidite svijetli li. Ako možete, pokušajte zavrtiti magnetski čavao kako biste ga što brže zakrenuli.

Ovaj hobi dinamo ili DIY generator trebao bi raditi pretvarajući magnetsko polje koje gibanje nokta inducira u struji da napaja svjetlost. Magnetsko polje treba inducirati napon u namotima žica. Možete stvoriti drugačiju vrstu domaćeg dinamo-generatora koristeći druge metode poput mijenjanja broj namotaja zavojnice, koristeći različite veličine zavojnice i koristeći različite magnetske zavojnice materijali.

Žarulje višeg napona mogu raditi učinkovitije jer se mogu osvijetliti manjom količinom struje. LED svjetla mogu raditi čak i bolje jer se također mogu osvijetliti s malim količinama struje. Snažniji generatori mogu se koristiti za napajanje cijelih krugova žarulja.

Ovaj DIY generator primjer je generatora izmjenične i izmjenične struje. Struja na krajevima dviju žica koje se uključuju u žarulju izmjenjuju se prema naprijed i prema natrag svaki put kad okrenete magnet. Svakim okretanjem magneta, struja prolazi pola ciklusa prema naprijed i pola ciklusa unatrag, a struja ih izmjenjuje koristeći oblik sinusnog vala. Izmjenična struja se nalazi u većini kućanskih aparata.

Ovakav hobi dinamo pokazuje kako magnetski generatori pretvaraju mehaničku energiju u elektromagnetsku. Kada koristitegalvanometar, instrument za mjerenje električne struje, za mjerenje količine struje koja prolazi kroz generator ili žicu, možete vidjeti kako je igla instrumenta skrenuta. Možete izmjeriti ovu promjenu magnetskog polja na dinamu da biste testirali njegovu jačinu. Znanstvenici i inženjeri nastavljaju proučavati potencijal magnetskih motora kako bi poboljšali učinkovitost motora.

U industrijskim uvjetima komercijalni električni generatori čvrsto omotavaju zavojnice žice oko kružnih rasporeda magneta. Magnetsko polje zavojnice inducira elektromagnetsku silu u magnetima. Hidroelektrane pretvaraju mehaničku energiju kroz vodenu turbinu silom pada vode. Ova generacijska pretvorba mehaničke u električnu energiju suprotstavlja se pretvorbi motora koji pretvaraju električnu energiju u mehaničku.

Možete izračunatielektromotorna sila (emf​)proizvedeno brojem zavojnica u vašem generatoru pomoću jednadžbeV = NBAω sin ωtza napon emfV, broj zavojnicaN, magnetsko poljeB, područje na kojem su raspoređene zavojniceA, kutna frekvencijaω("omega") i s vremenomt. Kutna frekvencija mjeri frekvenciju, broj valova električne energije koji u sekundi prelaze jedno mjesto, pomnoženo s 2π.

S magnetnim dinamom možete se ponašati kao da je električni generator jer su i elektricitet i magnetizam dio iste sile. Promjene u električnom polju stvaraju magnetsko polje, dok promjene u magnetskom polju stvaraju električno polje. Iako ovaj DIY generator pokazuje kako magnetsko polje može stvoriti električnu struju, ostalo promatranja vam mogu pokazati kako električna energija može uzrokovati magnetske pojave kao dio iste elektromagnetska sila.

Ako ste magnetni kompas postavili blizu žice u električnom krugu, primijetili biste otklon igle kompasa. To se događa jer struja kroz žice u krugu stvara magnetska polja koja uzrokuju promjenu smjera igle kompasa. Kompasi su izgrađeni da reagiraju na promjene u Zemljinom magnetskom polju, pa bi prisutnost vanjskog magnetskog polja također uzrokovala ovaj otklon.

Ova temeljna veza između električne energije i magnetizma također znači da možete stvoriti vlastiti električni generator na isti način kao i magnetski. Predenje magnetskog predmeta oko zavojnice žica stvorilo bi i električno polje, ali i magnetsko. Druge kreativne ideje mogu se koristiti snažnijim izvorima mehaničke energije, kao što su biciklistički strojevi ili vjetrenjače, za proizvodnju električne energije na isti način.