- Nødvendige materialer:
- Hvordan fungerer en elektromagnet?
- Prosjektoppsett for elektrisitetsgenerator:
- Generere strøm ved å bruke Fidget Spinner for å gløde en LED:
- Estimating the Flux Produced by Spinner:
En elektrisk generator er veldig vanlig og nyttig elektrisk maskin som ble oppdaget av Michael Faraday i 1832. Siden den gang har vi brukt disse maskinene i alle våre kraftverk for å gi strøm til planeten vår. I dette prosjektet skal vi bygge en enkel generator ved hjelp av en elektromagnet og en fidget spinner for å forstå konseptet med generatoren.
Før vi begynner er det viktig å vite om generatorer. De produserer ikke strøm. Ja, du hørte det riktig! Faktisk kan elektrisitet aldri produseres; i henhold til loven om bevaring kan energi bare overføres fra en stat til en annen. Så i en generator roteres rotoren ved hjelp av en hvilken som helst mekanisk kobling fra en turbin eller motor, og denne mekaniske rotasjonen blir konvertert til elektrisk energi i statoren. Vi skal gjøre det samme, vi vil bruke fidget spinner som rotor og en elektromagnet som en stator for å produsere elektrisitet som er liten nok til å lyse en LED. Høres interessant ut, ikke sant? La oss komme i gang…
Nødvendige materialer:
- Fidget Spinner
- Elektromagnet
- Neodymmagneter
Hvordan fungerer en elektromagnet?
Før vi fortsetter med dette Fidget Spinner Electricity Generator- prosjektet, siden vi bruker en elektromagnet, kan vi forstå hvordan det fungerer. Den vi bruker i prosjektet vårt er en 12V 0,25A (mer teknisk spesifikasjon vil bli diskutert senere) elektromagnet. Så hvis vi leverer en 12V, vil den åpenbart forbruke rundt 0,25A og produsere et magnetfelt (B) som vil tiltrekke seg metallstykker i det omkringliggende området. Dette magnetfeltet produseres fordi strømmen strømmer gjennom spolen som er inne i elektromagneten, og som vi vet i henhold til Faradays induksjonslov,alle strømførende ledere produserer et magnetfelt rundt seg. Dette magnetfeltet er konsentrert på et bestemt punkt på grunn av spolearrangementet, og det er derfor i stand til å tiltrekke seg metall. Men dette er ikke slik vi vil at det skal fungere her.
Med den samme faradays loven i bakhodet, bør vi også kunne generere strøm ved å lage et varierende magnetfelt nær elektromagneten slik at den fungerer som en generator. Så for å skape dette varierende magnetfeltet, bruker vi neodymmagneter med en fidget spinner.
Prosjektoppsett for elektrisitetsgenerator:
Oppsettet for dette er relativt enkelt, du må bare plassere neodymmagnetene over fidget-spinneren (som vist nedenfor) og plassere den direkte over elektromagneten.
Neodymmagnetene er veldig kraftige og vil prøve å tiltrekke seg elektromagneten hvis du snurrer den med frihånden. Bruk derfor noen ordninger for å holde dem begge intakte. Jeg brukte et mutter- og boltarrangement for det samme som vist på bildet nedenfor. Når det er gjort, kobler du en LED til utgangen på elektromagneten (uten polaritet), og du er klar for en spinn.
Generere strøm ved å bruke Fidget Spinner for å gløde en LED:
Vår mini generator er klar for action. Bare spinn fidget-spinneren med hånden din, og du bør legge merke til at LED-lampen lyser. Det samme kan også bli funnet på video presentasjon på slutten av denne siden. Jo raskere du spinner jo lysere lyser det. Bruk litt tid og nyt produksjonen din, la oss senere analysere hva som skjer her.
Ok, nå for å bli teknisk, la oss analysere få ting. Du burde ha lagt merke til at lysdioden lyser, uansett i hvilken retning du roterer spinneren eller i hvilken polaritet du kobler til lysdioden. Dette er fordi her lysdioden faktisk lyser på vekselstrøm. Hva….?????
Ja, ingen generatorer er i stand til å produsere likestrøm. Når spenningen produseres i en generator, vil standardspenningen være vekselstrøm. Selv i likestrømsgeneratorer er den umiddelbare spenningen som produseres ut av statoren vekselstrøm, og blir deretter senere konvertert mekanisk til likestrøm ved hjelp av et arrangement som kalles kommutator.
Estimating the Flux Produced by Spinner:
Så langt så bra, du kan fortsette og gi deg en informasjonskapsel for å forstå ting så langt. Men la oss prøve å finne ut noen flere ting ved hjelp av noen formler.
Elektromagneten som brukes her er av modellnummer ZYE1-P20 / 16 som har følgende spesifikasjon nevnt i databladet. (Det er flere, jeg har bare oppført de nødvendige)
Spenning: 12V
Strøm: 0,25 A.
Holdekraft: 2,5 kg / cm 2 eller 25N
Midtdiameter: 8mm
For å finne antall omdreininger av spolen inni, la oss bruke formlene
F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)
Hvor, F = Holdkraft i Newton
N = Antall svinger som vi har tenkt å finne
I = Strøm som strømmer gjennom elektromagneten i ampere
µ0 = Magnetisk konstant, som er 4π × 10-7
a = tiltrekningsområde i m 2
g = gap mellom elektromagneten og metallet i meter
I disse kjenner vi kraften fra databladet som er 25N, strømmen er 0,25A, og tiltrekningsområdet beregnes ved hjelp av πr 2 (hvor r er 8mm) som gir 0,125m 2. Endelig er gapet 0,01m siden 25N er gitt for per cm avstand.
Ved hjelp av verdien ovenfor beregnes antall svinger i elektromagneten til å være omtrent 715 svinger. Nå som vi vet antall svinger i elektromagneten vår, kan vi bruke denne informasjonen til å finne magnetkraften (mmf) som produseres av spinneren når den roterer med magneter.
MMF = I × N
Hvor, I er strømmen og N er antall svinger.
Strømmen som strømmer gjennom LED-en kan tilnærmes til 20mA.
MMF = 0,02 * 715 = 14,3 Kl
Denne verdien av MMF er veldig liten enn den sammenlignet med faktiske generatorer, men for en fidget spinner med magneter er dette alt vi kan få. Vær også oppmerksom på at disse beregningene vi utførte bare for forståelsesgrunnlag og ikke er ment å brukes til analyse.
Håper du forsto likte prosjektet og lærte noe nyttig av det. Hvis du er i tvil, bruk kommentarseksjonen eller forumene for å få det løst.