Hvordan lage en magnetdynamo

På samme måte som elektriske generatorer skaper strøm gjennom kjemiske reaksjoner, hydrostatiske krefter, vind og andre former for energi til kraftbyer, kan magnetiske generatorer skape magnetiske krefter så vel som forsyning elektrisitet. Du kan til og med lage en magnetgenerator eller en magnetisk dynamo med forsyninger du kan kjøpe fra butikken eller kanskje har liggende rundt huset ditt.

Du kan lage en DIY-generator, eller dynamo, gjennom noen enkle gjenstander du kan ha rundt huset ditt. For å lage en, trenger du tykk halvtykk papp, fire små keramiske magneter, en varm limpistol, ca 200 fot magnetisk ledning, en liten lyspære og en stor spiker. Generatoren fungerer best med disse materialene, så prøv å ikke erstatte dem. Denne hjemmelagde dynamogeneratoren skal være sterk nok til å lyse opp noen små lyspærer.

Det første du trenger er en pappramme i form av et rektangulært prisme uten topp- eller bunnflater. En god størrelse er å gjøre topp og bunn tomme rom ca 8 cm x 3 cm med ansiktene vendt mot venstre og høyre 8 cm x 8 cm og ansiktene vender fremover og bakover 8 cm x 3 cm. Andre størrelser kan være mer fordelaktige avhengig av størrelsen på magneter du vil bruke.

I stedet for å skjære ut pappens ansikter og deretter teipe dem sammen, kan det være mer effektivt å kutte ut en lang stripe med papp med rammens bredde og lengden som summen av lengdene i en retning slik at du kan brette den inn i form av rammen. Dette betyr å kutte ut en lengde på

med en bredde på 8 cm, bretter den og teipes fast. Forsikre deg om at rammen ikke vakler eller bøyes for mye.

Med det største ansiktet på rammen vendt mot deg, lager du et lite hull i midten av det og et lite hull i midten av ansiktet motsatt av det. Dette er hullet du vil plassere neglen gjennom som kan oppdage magnetstrømmen. Forsikre deg om at hullet er lite nok til å feste neglen, men stort nok til at neglen kan spinne fritt som svar på magnetfeltet. Se om du kan spinne den selv uten å skade rammen.

Fjern neglen fra rammen og teip enden av ledningen til boksen. Begynte å pakke ledningen rundt esken. Du trenger hundrevis av spoler rundt rammen for å skape et betydelig magnetfelt som du kan måle. Du kan vurdere å plassere magnetene i rammen når du pakker den inn for å gjøre rammen sterk og sikker nok til å tåle kraften til å vikle ledningen rundt den.

Plasser neglen tilbake i de to hullene og fest to magneter inne i rammen til begge sider av neglen. Bruk varmt lim for å sikre at de holder seg i motsetning til tape eller annet materiale som kanskje ikke leder en elektrisk strøm. Koble endene av ledningen til de to endene av lyspæren og snur neglen for å se om den lyser. Hvis du kan, kan du prøve å snurre den magnetiske neglen for å rotere den så raskt som mulig.

Denne hobbydynamoen eller DIY-generatoren skal fungere ved å konvertere magnetfeltet som neglens bevegelse induserer i strømmen for å drive lyset. Magnetfeltet skal indusere en spenning i ledningene. Du kan lage en annen type hjemmelaget dynamogenerator ved å bruke andre metoder som å variere antall viklinger av spolen, ved å bruke forskjellige størrelser på spolen og ved hjelp av forskjellige magnetiske spoler materialer.

Høyspente lyspærer kan fungere mer effektivt ettersom de kan lyse opp med mindre strøm. LED-lys kan fungere enda bedre fordi de også kan lyse opp med små mengder strøm. Kraftigere generatorer kan brukes til å drive hele kretsene med lyspærer.

Denne DIY-generatoren er et eksempel på en vekselstrømsgenerator (vekselstrøm). Strømmen i endene av de to ledningene som plugges inn i lyspæren veksler mellom fremover og bakover hver gang du snurrer magneten. For hver rotasjon av magneten gjennomgår strømmen en forover halv syklus og en omvendt halv syklus, og strømmen veksler mellom dem ved hjelp av en sinusbølgeform. Vekselstrøm finnes i de fleste husholdningsapparater.

Denne typen hobbydynamo viser hvordan magnetiske generatorer konverterer mekanisk energi til elektromagnetisk energi. Når du bruker engalvanometer, et instrument for å måle elektrisk strøm, for å måle strømmen som går gjennom en generator eller ledning, kan du se instrumentets nål avbøyd. Du kan måle denne endringen i magnetfelt fra dynamoen for å teste hvor sterk den er. Forskere og ingeniører fortsetter å studere potensialet til magnetiske motorer for å forbedre motoreffektiviteten.

I industrielle omgivelser vikler kommersielle elektriske generatorer trådspoler tett rundt sirkulære arrangementer av magneter. Magnetfeltet til spolen induserer en elektromagnetisk kraft i magnetene. Vannkraftverk omdanner mekanisk energi gjennom en vannturbin ved kraft av fallende vann. Denne generatoromdannelsen av mekanisk til elektrisk energi står i kontrast til motorer, som konverterer elektrisk energi til mekanisk energi.

Du kan beregneelektromotorisk kraft (emf​)produsert av antall spoler i generatoren din ved hjelp av ligningenV = NBAω sin ωtfor emf-spenningV, antall spolerN, magnetfeltB, område der spolene er anordnetEN, vinkelfrekvensω("omega") og over tidt. Vinkelfrekvensen måler frekvensen, antall bølger av elektrisitet som passerer over et enkelt sted i løpet av et sekund, multiplisert med 2π.

Du kan behandle en magnetdynamo som om det var en elektrisk generator fordi elektrisitet og magnetisme begge er en del av samme kraft. Endringer i et elektrisk felt skaper et magnetfelt mens endringer i et magnetfelt skaper et elektrisk felt. Mens denne DIY-generatoren viser hvordan et magnetfelt kan skape en elektrisk strøm, annet observasjoner kan vise deg hvordan elektrisitet kan forårsake magnetiske fenomener som en del av det samme elektromagnetisk kraft.

Hvis du plasserte et magnetisk kompass nær en ledning i en elektrisk krets, vil du merke avbøyning av kompassnålen. Dette skjer fordi strømmen gjennom ledningene i kretsen skaper magnetfelt som får kompassnålen til å endre retning. Kompasser er bygget for å svare på endringer i jordens magnetfelt, slik at tilstedeværelsen av et eksternt magnetfelt også vil forårsake denne avbøyningen.

Denne grunnleggende sammenhengen mellom elektrisitet og magnetisme betyr også at du kan lage din egen elektriske generator på samme måte som den magnetiske. Å spinne en magnetisk gjenstand rundt en trådspole ville generere et så vel elektrisk som et magnetisk felt. Andre kreative ideer kan være å bruke kraftigere kilder til mekanisk energi som sykkelmaskiner eller vindmøller for å generere strøm på samme måte.