באותו אופן גנרטורים חשמליים יוצרים חשמל באמצעות תגובות כימיות, כוחות הידרוסטטיים, רוח ו צורות אחרות של אנרגיה לעיר כוח, גנרטורים מגנטיים יכולים ליצור כוחות מגנטיים כמו גם אספקה חַשְׁמַל. אתה יכול אפילו ליצור גנרטור מגנטי או דינמו מגנטי עם חומרים מתכלים שאתה יכול לקנות מהחנות או אולי שוכב בבית שלך.
הגדרת מסגרת גנרטור דינמו ביתית
אתה יכול ליצור גנרטור DIY, או דינמו, באמצעות כמה פריטים פשוטים שאולי שוכבים בבית שלך. כדי להכין אחד כזה, תזדקק לקרטון עבה למחצה, ארבעה מגנטים קרמיים קטנים, אקדח דבק חם, כ 200 מטר חוט מגנטי, נורה קטנה ומסמר גדול. הגנרטור עובד בצורה הטובה ביותר עם חומרים אלה, לכן נסו לא להחליף אותם. מחולל הדינמו הביתי הזה צריך להיות חזק מספיק כדי להדליק כמה נורות קטנות.
הדבר הראשון שתזדקק לו הוא מסגרת קרטון בצורת מנסרה מלבנית ללא פנים עליונות או תחתונות. גודל טוב הוא להפוך את החללים העליונים והתחתונים לריקים כ- 8 ס"מ x 3 ס"מ כשהפנים פונים שמאלה וימינה 8 ס"מ x 8 ס"מ והפנים פונים קדימה ואחורה 8 ס"מ x 3 ס"מ. גדלים אחרים עשויים להועיל יותר בהתאם לגודל המגנטים בהם תשתמשו.
במקום לחתוך את פני הקרטון ואז להדביק אותם יחד, זה יכול להיות יעיל יותר לגזור רצועה ארוכה של קרטון עם רוחב המסגרת והאורך כסכום האורכים בכיוון אחד כך שתוכלו לקפל אותו בצורה של המסגרת. זה אומר לחתוך אורך של
8 \ text {cm} + 3 \ text {cm} + 8 \ text {cm} + 3 \ text {cm} = 22 \ text {cm}
ברוחב 8 ס"מ, מקפל אותו ומדביק אותו מאובטח. וודא שהמסגרת לא מתנדנדת או מתכופפת יותר מדי.
כאשר הפנים הגדולות ביותר של המסגרת פונות אליך, צור חור קטן באמצעו וחור קטן באמצע הפנים שממול לו. זהו החור שתציב את המסמר דרכו שיכול לזהות את הזרם המגנטי. וודא שהחור קטן מספיק בכדי לאבטח את הציפורן אך גדול מספיק כדי שהציפורן תוכל להסתובב בחופשיות בתגובה לשדה המגנטי. בדוק אם אתה יכול לסובב אותו בעצמך מבלי לפגוע במסגרת.
חיווט שדה מגנטי מחולל DIY
הסר את המסמר מהמסגרת והדבק את קצה החוט לקופסה. החל לעטוף את החוט סביב הקופסה. תזדקק למאות סלילים סביב המסגרת כדי ליצור שדה מגנטי משמעותי שתוכל למדוד. אתה יכול לשקול להציב את המגנטים במסגרת בזמן שאתה עוטף אותה כדי להפוך את המסגרת לחזקה ובטוחה מספיק כדי לעמוד בכוח של סלילת החוט מסביב.
הנח את הציפורן בחזרה לשני החורים ואבטח שני מגנטים בתוך המסגרת לשני צידי הציפורן. השתמש בדבק חם כדי לוודא שהם נשארים בניגוד לקלטת או חומר אחר שאולי אינו מוליך זרם חשמלי. חבר את קצות החוט לשני קצוות הנורה וסובב את הציפורן שלך כדי לראות אם היא נדלקת. אם אתה יכול, נסה לסובב את הציפורן המגנטית כדי לסובב אותה במהירות האפשרית.
בדיקת גנרטורים דינמו תוצרת בית
דינמו זה של תחביב או מחולל DIY צריך לעבוד על ידי המרת השדה המגנטי שתנועת הציפורן גורמת לזרם להניע את האור. השדה המגנטי צריך לגרום למתח לתוך פיתולי החוטים. אתה יכול ליצור סוג אחר של מחולל דינמו תוצרת בית בשיטות אחרות כגון שינוי ה- מספר פיתולי הסליל, תוך שימוש בגדלים שונים של הסליל ושימוש בסליל מגנטי שונה חומרים.
נורות מתח גבוה יותר עשויות לעבוד בצורה יעילה יותר מכיוון שהן יכולות להידלק בכמויות זרם קטנות יותר. נורות LED עשויות לעבוד אפילו טוב יותר מכיוון שהן גם יכולות להידלק בכמויות קטנות של זרם. ניתן להשתמש בגנרטורים חזקים יותר להפעלת מעגלים שלמים של נורות.
גנרטור DIY המרת אנרגיה
גנרטור DIY זה הוא דוגמה לגנרטור AC (זרם חילופין). הזרם בקצות שני החוטים המתחברים לנורה מתחלף בין הכיוון קדימה לאחור בכל פעם שמסובבים את המגנט. בכל סיבוב של המגנט, הזרם עובר חצי מחזור קדימה וחצי מחזור לאחור, והזרם מתחלף ביניהם באמצעות צורת גל סינוס. זרם זרם חילופין נמצא ברוב המכשירים הביתיים.
סוג זה של דינמו תחביב מראה כיצד גנרטורים מגנטיים ממירים אנרגיה מכנית לאנרגיה אלקטרומגנטית. כשאתה משתמש ב-גַלוָנוֹמֶטֶר, מכשיר למדידת זרם חשמלי, למדידת כמות הזרם העוברת דרך גנרטור או חוט, ניתן לראות את מחט המכשיר מוסטת. ניתן למדוד את השינוי הזה בשדה המגנטי מהדינמו כדי לבדוק עד כמה הוא חזק. מדענים ומהנדסים ממשיכים לחקור את הפוטנציאל של מנועים מגנטיים לשיפור יעילות המנוע.
במסגרות תעשייתיות, גנרטורים חשמליים מסחריים עוטפים סלילי חוט היטב סביב סידורים מעגליים של מגנטים. השדה המגנטי של הסליל גורם לכוח אלקטרומגנטי במגנטים. תחנות כוח הידרואלקטריות ממירות אנרגיה מכנית דרך טורבינת מים בכוחם של מים נופלים. המרת גנרטור זה של אנרגיה מכנית לחשמל מנוגדת לזו של מנועים, הממירים אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית.
פיזיקה של דינמו מגנט
אתה יכול לחשב אתכוח אלקטרומוטיבי (EMF)מיוצר על ידי מספר הסלילים בגנרטור שלך באמצעות המשוואהV = NBAω sin ωtלמתח EMFו, מספר סליליםנ, שדה מגנטיב, שטח שעליו מסודרים הסליליםא, תדר זוויתיω("אומגה") ולאורך זמןt. התדר הזוויתי מודד את התדר, מספר גלי החשמל שעוברים על מיקום יחיד בשנייה, כפול 2π.
אתה יכול להתייחס לדינמו מגנט כאילו היה גנרטור חשמלי מכיוון שחשמל ומגנטיות הם חלק מאותו כוח. שינויים בשדה חשמלי יוצרים שדה מגנטי ואילו שינויים בשדה מגנטי יוצרים שדה חשמלי. בעוד שמחולל DIY זה מראה כיצד שדה מגנטי יכול ליצור זרם חשמלי, אחר תצפיות יכולות להראות לך כיצד חשמל יכול לגרום לתופעות מגנטיות כחלק מאותו דבר כוח אלקטרומגנטי.
אם תציב מצפן מגנטי ליד חוט במעגל חשמלי, היית מבחין בסטייה של מחט המצפן. זה קורה מכיוון שהזרם דרך החוטים במעגל יוצר שדות מגנטיים שגורמים למחט המצפן לשנות כיוון. מצפנים בנויים להגיב לשינויים בשדה המגנטי של כדור הארץ, כך שנוכחות שדה מגנטי חיצוני תגרום גם לסטייה זו.
הקשר הבסיסי הזה בין חשמל למגנטיות אומר גם שאתה יכול ליצור גנרטור חשמלי משלך באותו אופן כמו זה המגנטי. סיבוב חפץ מגנטי סביב סליל חוטים ייצור שדה חשמלי כמו גם מגנטי. רעיונות יצירתיים אחרים עשויים לקחת שימוש במקורות חזקים יותר של אנרגיה מכנית כמו מכונות אופניים או טחנות רוח כדי לייצר חשמל באותה דרך.