Hur man skapar en magnetdynamo

Samma sätt som elgeneratorer skapar elektricitet genom kemiska reaktioner, hydrostatiska krafter, vind och andra former av energi för att driva städer, kan magnetgeneratorer skapa såväl magnetiska krafter som tillförsel elektricitet. Du kan till och med skapa en magnetgenerator eller en magnetisk dynamo med förnödenheter som du kan köpa i butiken eller kan ha ligger runt ditt hus.

Du kan skapa en DIY-generator, eller dynamo, genom några enkla föremål som du kan ha i ditt hus. För att göra en behöver du tjock halvtjock kartong, fyra små keramiska magneter, en het limpistol, cirka 200 fot magnetisk tråd, en liten glödlampa och en stor spik. Generatorn fungerar bäst med dessa material så försök att inte ersätta dem. Den här hemlagade dynamogeneratorn ska vara tillräckligt stark för att tända några små glödlampor.

Det första du behöver är en kartongram i form av ett rektangulärt prisma utan topp- eller bottenytor. En bra storlek är att göra de övre och nedre tomma utrymmena ca 8 cm x 3 cm med ansikten vända åt vänster och höger 8 cm x 8 cm och ansikten vända framåt och bakåt 8 cm x 3 cm. Andra storlekar kan vara mer fördelaktiga beroende på storleken på magneterna du använder.

Istället för att klippa ut kartongens ytor och sedan tejpa ihop dem kan det vara mer effektivt att klippa ut en lång remsa av kartong med ramens bredd och längden som summan av längderna i en riktning så att du kan fälla in den i form av ramen. Detta innebär att klippa ut en längd på

med en bredd på 8 cm, fäll den och tejpa fast den. Se till att ramen inte vacklar eller böjer för mycket.

Med ramens största yta vänd mot dig skapar du ett litet hål i mitten av det och ett litet hål i mitten av ansiktet mittemot det. Det här är hålet du placerar spiken genom som kan upptäcka magnetströmmen. Se till att hålet är tillräckligt litet för att säkra spiken men tillräckligt stort för att spiken kan snurra fritt som svar på magnetfältet. Se om du kan snurra själv utan att skada ramen.

Ta bort spiken från ramen och tejpa trådens ände i lådan. Började linda ledningen runt lådan. Du behöver hundratals spolar runt ramen för att skapa ett betydande magnetfält som du kan mäta. Du kan överväga att placera magneterna i ramen när du lindar den för att göra ramen stark och säker nog för att motstå kraften att linda tråden runt den.

Sätt tillbaka spiken i de två hålen och fäst två magneter inuti ramen på båda sidor om spiken. Använd varmt lim för att se till att de stannar i motsats till tejp eller annat material som kanske inte leder en elektrisk ström. Anslut trådens ändar till glödlampans två ändar och snurra nageln för att se om den tänds. Om du kan, försök snurra den magnetiska nageln för att rotera den så snabbt som möjligt.

Denna hobbydynamo eller DIY-generator ska fungera genom att omvandla magnetfältet som spikens rörelse inducerar i strömmen för att driva ljuset. Magnetfältet bör inducera en spänning i ledningarna. Du kan skapa en annan typ av hemlagad dynamogenerator med andra metoder som att variera antal lindningar i spolen, med olika storlekar på spolen och med olika magnetiska spole material.

Glödlampor med högre spänning kan fungera mer effektivt eftersom de kan tändas med mindre mängder ström. LED-lampor kan fungera ännu bättre eftersom de också kan tändas med små mängder ström. Mer kraftfulla generatorer kan användas för att driva hela kretsar av glödlampor.

Denna DIY-generator är ett exempel på en växelströmsgenerator (växelström). Strömmen i ändarna på de två ledningarna som ansluts till glödlampan växlar mellan framåt och bakåt varje gång du snurrar magneten. För varje rotation av magneten genomgår strömmen en halvcykel framåt och en omvänd halvcykel och strömmen växlar mellan dem med en sinusform. Växelström finns i de flesta hushållsapparater.

Denna typ av hobbydynamo visar hur magnetiska generatorer omvandlar mekanisk energi till elektromagnetisk energi. När du använder engalvanometer, ett instrument för att mäta elektrisk ström, för att mäta mängden ström som passerar genom en generator eller tråd, kan du se instrumentets nål avböjd. Du kan mäta denna förändring i magnetfält från dynamon för att testa hur stark den är. Forskare och ingenjörer fortsätter att studera magnetmotorernas potential för att förbättra motorns effektivitet.

I industriella miljöer lindar kommersiella elektriska generatorer trådspolar tätt runt cirkulära magneter. Spolens magnetfält inducerar en elektromagnetisk kraft i magneterna. Vattenkraftverk omvandlar mekanisk energi genom en vattenturbin genom kraften av fallande vatten. Denna generatoromvandling av mekanisk till elektrisk energi står i kontrast till motorns, som omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi.

Du kan beräknaelektromotorisk kraft (emf​)produceras av antalet spolar i din generator med hjälp av ekvationenV = NBAω sin ωtför emf-spänningV, antal spolarN, magnetiskt fältB, område över vilket spolarna är anordnadeA, vinkelfrekvensω("omega") och över tident. Vinkelfrekvensen mäter frekvensen, antalet vågor av elektricitet som passerar över en enda plats på en sekund, multiplicerat med 2π.

Du kan behandla en magnetdynamo som om det vore en elgenerator eftersom el och magnetism båda är en del av samma kraft. Förändringar i ett elektriskt fält skapar ett magnetfält medan förändringar i ett magnetfält skapar ett elektriskt fält. Medan denna DIY-generator visar hur ett magnetfält kan skapa en elektrisk ström, annat observationer kan visa dig hur el kan orsaka magnetiska fenomen som en del av detsamma elektromagnetisk kraft.

Om du placerar en magnetkompass nära en tråd i en elektrisk krets märker du kompassnålens avböjning. Detta händer eftersom strömmen genom ledningarna i kretsen skapar magnetfält som får kompassnålen att ändra riktning. Kompasser är byggda för att svara på förändringar i jordens magnetfält så närvaron av ett externt magnetfält skulle också orsaka denna avböjning.

Denna grundläggande koppling mellan elektricitet och magnetism innebär också att du kan skapa din egen elektriska generator på samma sätt som den magnetiska. Att snurra ett magnetiskt föremål runt en trådspole skulle generera både ett elektriskt fält och ett magnetiskt. Andra kreativa idéer kan använda kraftfullare källor till mekanisk energi som cykelmaskiner eller väderkvarnar för att generera elektricitet på samma sätt.