Jak stworzyć dynamo magnetyczne

W ten sam sposób generatory elektryczne wytwarzają energię elektryczną poprzez reakcje chemiczne, siły hydrostatyczne, wiatr i inne formy energii do zasilania miast, generatory magnetyczne mogą wytwarzać siły magnetyczne, a także dostarczać Elektryczność. Możesz nawet stworzyć generator magnetyczny lub dynamo magnetyczne z zapasami, które możesz kupić w sklepie lub które możesz leżeć w domu.

Możesz zrobić generator DIY lub dynamo, używając prostych przedmiotów, które możesz leżeć w domu. Aby go wykonać, potrzebujesz grubego półgrubego kartonu, czterech małych magnesów ceramicznych, pistoletu do klejenia na gorąco, około 60 metrów drutu magnetycznego, małej żarówki i dużego gwoździa. Generator najlepiej współpracuje z tymi materiałami, więc staraj się ich nie zastępować. Ten domowy generator dynamo powinien być wystarczająco silny, aby zapalić kilka małych żarówek.

Pierwszą rzeczą, której będziesz potrzebować, jest tekturowa ramka w kształcie prostokątnego graniastosłupa bez górnej i dolnej powierzchni. Dobrym rozmiarem jest, aby górna i dolna wolna przestrzeń wynosiła około 8 cm x 3 cm, z twarzą zwróconą w lewo i prawo 8 cm x 8 cm, a twarzą zwróconą do przodu i do tyłu 8 cm x 3 cm. Inne rozmiary mogą być bardziej korzystne w zależności od rozmiaru magnesów, których będziesz używać.

Zamiast wycinać powierzchnie tektury, a następnie sklejać je razem, bardziej efektywne może być wycięcie długiego paska karton o szerokości ramy i długości jako sumy długości w jednym kierunku tak, aby można było go złożyć w kształt rama. Oznacza to wycięcie długości

o szerokości 8 cm, składając i zabezpieczając taśmą. Upewnij się, że rama nie chwieje się ani nie wygina zbyt mocno.

Gdy największa ściana ramy jest skierowana do Ciebie, utwórz mały otwór pośrodku i mały otwór pośrodku przeciwległej ściany. Jest to otwór, przez który włożysz gwóźdź, który może wykryć prąd magnetyczny. Upewnij się, że otwór jest wystarczająco mały, aby zabezpieczyć gwóźdź, ale wystarczająco duży, aby gwóźdź mógł się swobodnie obracać w odpowiedzi na pole magnetyczne. Sprawdź, czy możesz sam nim zakręcić, nie uszkadzając ramy.

Usuń gwóźdź z ramy i przyklej koniec drutu do pudełka. Zacznij owijać drut wokół pudełka. Będziesz potrzebować setek cewek wokół ramy, aby wytworzyć znaczące pole magnetyczne, które możesz zmierzyć. Możesz rozważyć umieszczenie magnesów w ramie podczas owijania, aby ramka była wystarczająco mocna i bezpieczna, aby wytrzymać siłę nawijania drutu wokół niej.

Umieść gwóźdź z powrotem w dwóch otworach i przymocuj dwa magnesy wewnątrz ramki po obu stronach gwoździa. Użyj gorącego kleju, aby upewnić się, że pozostaną w przeciwieństwie do taśmy lub innego materiału, który może nie przewodzić prądu elektrycznego. Połącz końce drutu z dwoma końcami żarówki i obróć paznokieć, aby sprawdzić, czy się świeci. Jeśli możesz, spróbuj obrócić gwóźdź magnetyczny, aby obrócić go tak szybko, jak to możliwe.

To hobby dynamo lub generator DIY powinien działać poprzez przekształcanie pola magnetycznego, które ruch gwoździa indukuje w prądzie, aby zasilić światło. Pole magnetyczne powinno indukować napięcie w uzwojeniach przewodów. Możesz stworzyć inny rodzaj domowego generatora dynama, używając innych metod, takich jak różnicowanie liczba zwojów cewki, przy użyciu różnych rozmiarów cewki i przy użyciu innej cewki magnetycznej materiały.

Żarówki o wyższym napięciu mogą działać wydajniej, ponieważ mogą świecić przy mniejszym natężeniu prądu. Diody LED mogą działać jeszcze lepiej, ponieważ mogą świecić małymi ilościami prądu. Mocniejsze generatory mogą służyć do zasilania całych obwodów żarówek.

Ten generator DIY jest przykładem generatora prądu przemiennego (AC). Prąd na końcach dwóch przewodów podłączonych do żarówki zmienia się między kierunkiem do przodu i do tyłu za każdym razem, gdy obracasz magnes. Z każdym obrotem magnesu prąd przechodzi półcykl do przodu i półcykl do tyłu, a prąd zmienia się między nimi za pomocą kształtu fali sinusoidalnej. Prąd przemienny występuje w większości urządzeń gospodarstwa domowego.

Ten rodzaj hobbystycznego dynama pokazuje, jak generatory magnetyczne przekształcają energię mechaniczną w energię elektromagnetyczną. Kiedy używaszgalwanometr, przyrząd do pomiaru prądu elektrycznego, aby zmierzyć ilość prądu przepływającego przez generator lub przewód, można zobaczyć odchyloną igłę instrumentu. Możesz zmierzyć tę zmianę pola magnetycznego z dynama, aby sprawdzić jego siłę. Naukowcy i inżynierowie nadal badają potencjał silników magnetycznych w zakresie poprawy wydajności silnika.

W warunkach przemysłowych komercyjne generatory elektryczne owijają zwoje drutu ciasno wokół okrągłych układów magnesów. Pole magnetyczne cewki indukuje w magnesach siłę elektromagnetyczną. Elektrownie wodne przetwarzają energię mechaniczną poprzez turbinę wodną za pomocą siły spadającej wody. Ta konwersja energii mechanicznej na elektryczną w generatorze kontrastuje z konwersją silników, które przekształcają energię elektryczną w energię mechaniczną.

Możesz obliczyćsiła elektromotoryczna (emf​)wytworzony przez liczbę cewek w generatorze za pomocą równaniaV = NBAω sin ωtdla napięcia emfV, ilość cewekN, pole magnetyczneb, obszar, nad którym rozmieszczone są cewkiZA, częstotliwość kątowaω("omega") i z czasemt. Częstotliwość kątowa mierzy częstotliwość, liczbę fal elektrycznych, które przechodzą przez jedno miejsce w ciągu sekundy, pomnożoną przez 2π.

Dynamo magnetyczne można traktować jak generator elektryczny, ponieważ elektryczność i magnetyzm są częścią tej samej siły. Zmiany w polu elektrycznym tworzą pole magnetyczne, podczas gdy zmiany w polu magnetycznym tworzą pole elektryczne. Podczas gdy ten generator DIY pokazuje, jak pole magnetyczne może wytwarzać prąd elektryczny, inne obserwacje mogą pokazać, w jaki sposób elektryczność może powodować zjawiska magnetyczne w ramach tego samego siła elektromagnetyczna.

Jeśli umieścisz kompas magnetyczny w pobliżu przewodu w obwodzie elektrycznym, zauważysz wygięcie igły kompasu. Dzieje się tak, ponieważ prąd płynący przez przewody w obwodzie wytwarza pola magnetyczne, które powodują zmianę kierunku igły kompasu. Kompasy są budowane, aby reagować na zmiany w polu magnetycznym Ziemi, więc obecność zewnętrznego pola magnetycznego również spowodowałaby to odchylenie.

Ten podstawowy związek między elektrycznością a magnetyzmem oznacza również, że możesz stworzyć swój własny generator elektryczny w taki sam sposób, jak generator magnetyczny. Obracanie obiektu magnetycznego wokół zwoju przewodów wygeneruje zarówno pole elektryczne, jak i pole magnetyczne. Inne kreatywne pomysły mogą wymagać użycia potężniejszych źródeł energii mechanicznej, takich jak maszyny rowerowe lub wiatraki, do generowania energii elektrycznej w ten sam sposób.