- Nødvendige materialer:
- Hvordan fungerer en elektromagnet?
- Opsætning af elgeneratorprojekt:
- Generering af elektricitet ved hjælp af Fidget Spinner til at lyse en LED:
- Estimering af Flux produceret af Spinner:
En elektrisk generator er meget almindelig og nyttig elektrisk maskine, der blev opdaget af Michael Faraday i 1832. Siden da har vi brugt disse maskiner i alle vores kraftværker til at levere elektricitet til vores planet. I dette projekt skal vi bygge en simpel generator ved hjælp af en elektromagnet og en fidget spinner for at forstå konceptet med generatoren.
Før vi starter er det vigtigt at vide om generatorer. De producerer ikke elektricitet. Ja, du hørte det rigtigt! Faktisk kan elektricitet aldrig produceres; i henhold til loven om bevarelse kan energi kun overføres fra en stat til en anden. Så i en generator roteres rotoren ved hjælp af en hvilken som helst mekanisk kobling fra en turbine eller motor, og denne mekaniske rotation omdannes til elektrisk energi i statoren. Vi skal gøre det samme, vi bruger fidget spinner som rotor og en elektromagnet som en stator til at producere elektricitet, der er lille nok til at lyse en LED. Lyder interessant, ikke? Lad os komme igang…
Nødvendige materialer:
- Fidget Spinner
- Elektromagnet
- Neodymmagneter
Hvordan fungerer en elektromagnet?
Inden du fortsætter med dette Fidget Spinner Electricity Generator- projekt, kan vi forstå, hvordan det fungerer, da vi bruger en elektromagnet. Den, vi bruger i vores projekt, er en 12V 0,25A (mere teknisk specifikation vil blive diskuteret senere) elektromagnet. Så selvfølgelig, hvis vi leverer en 12V, vil den forbruge omkring 0,25A og producere et magnetfelt (B), der vil tiltrække ethvert metalstykke i dets omgivelser. Dette magnetfelt produceres, fordi strømmen strømmer gennem spolen, der er inde i elektromagneten, og som vi ved i henhold til Faradays lov om induktion,alle strømførende ledere producerer et magnetfelt omkring dem. Dette magnetfelt er koncentreret på et bestemt punkt på grund af spolearrangementet, og det er derfor i stand til at tiltrække metal. Men det er ikke sådan, vi ønsker, at det skal fungere her.
Når vi holder den samme faradays lov i tankerne, bør vi også kunne generere strøm ved at skabe et varierende magnetfelt nær elektromagneten, så det fungerer som en generator. Så for at skabe dette varierende magnetfelt bruger vi neodymmagneter med en fidget spinner.
Opsætning af elgeneratorprojekt:
Opsætningen til dette er relativt enkel, du skal bare placere neodymmagneterne over fidget-spinderen (som vist nedenfor) og placere den direkte over elektromagneten.
Neodymmagneterne er meget kraftfulde og vil forsøge at blive tiltrukket af elektromagneten, hvis du drejer den med den frie hånd. Brug derfor et arrangement for at holde dem begge intakte. Jeg brugte et møtrik- og boltarrangement til det samme som vist på billedet nedenfor. Når det er gjort, skal du tilslutte en LED til udgangsterminalen på elektromagneten (ingen polaritet), og du er klar til et spin.
Generering af elektricitet ved hjælp af Fidget Spinner til at lyse en LED:
Vores mini-generator er klar til handling. Bare drej fidget-spinderen med din hånd, og du skal bemærke, at LED'en lyser. Det samme kan også findes på video præsentation i slutningen af denne side. Jo hurtigere du drejer jo lysere lyser det. Brug lidt tid og nyd din produktion, lad os senere analysere, hvad der sker her.
Okay, nu for at blive teknisk, lad os analysere nogle få ting. Du burde have bemærket, at LED'en lyser, uanset i hvilken retning du drejer spinderen, eller i hvilken polaritet du tilslutter LED'en. Dette skyldes, at her lyser LED faktisk på vekselstrøm. Hvad….?????
Ja, ingen generator er nogensinde i stand til at producere jævnstrømsspænding. Når spændingen produceres i en generator, er standardspændingen AC. Selv i jævnstrømsgeneratorer er den øjeblikkelige spænding, der produceres ud af statoren, vekselstrøm, den konverteres senere mekanisk til jævnstrøm ved hjælp af et arrangement kaldet kommutator.
Estimering af Flux produceret af Spinner:
Indtil videre er det godt, at du kan gå videre og give dig selv en cookie til at forstå ting indtil videre. Men lad os prøve at finde ud af nogle få ting ved hjælp af nogle formler.
Den anvendte elektromagnet er af modelnummer ZYE1-P20 / 16, som har følgende specifikation nævnt i databladet. (Der er flere, jeg har kun angivet de krævede)
Spænding: 12V
Strøm: 0,25 A.
Holdekraft: 2,5 kg / cm 2 eller 25N
Midtdiameter: 8 mm
Lad os bruge formlerne for at finde antallet af omdrejninger af spolen indeni
F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)
Hvor, F = Holdstyrke i Newton
N = antal drejninger, som vi har til hensigt at finde
I = Strøm, der strømmer gennem elektromagneten i forstærkere
µ0 = Magnetisk konstant, som er 4π × 10-7
a = tiltrækningsområde i m 2
g = mellemrum mellem elektromagneten og metallet i meter
I disse kender vi kraften fra databladet, som er 25N, strømmen er 0,25A, og tiltrækningsarealet beregnes ved hjælp af πr 2 (hvor r er 8mm), hvilket giver 0,125m 2. Endelig er afstanden 0,01 m, da 25N er angivet for afstanden pr. Cm.
Ved hjælp af ovenstående værdi beregnes antallet af drejninger i vores elektromagnet til at være omkring 715 omdrejninger. Nu hvor vi kender antallet af drejninger i vores elektromagnet, kan vi bruge denne information til at finde den magnetkraft (mmf), der produceres af spinderen, når den roterer med magneterne.
MMF = I × N
Hvor, I er strømmen, og N er antallet af drejninger.
Den strøm, der strømmer gennem LED'en, kan tilnærmes til 20 mA.
MMF = 0,02 * 715 = 14,3 Ved
Denne værdi af MMF er meget meget lille sammenlignet med faktiske generatorer, men for en fidget spinner med magneter er dette alt, hvad vi kunne få. Bemærk også, at disse beregninger vi udførte kun for forståelsesgrundlag og ikke er beregnet til at blive brugt til analyse.
Håber du forstod nød projektet og lærte noget nyttigt af det. Hvis du er i tvivl, skal du bruge kommentarsektionen eller foraene for at få det løst.