Contenuto
- Installazione del telaio del generatore di dinamo fatto in casa
- Cablaggio del campo magnetico del generatore fai-da-te
- Test del generatore di dinamo fatto in casa
- Generatore fai-da-te che converte energia
- Magnete Dynamo Physics
Allo stesso modo in cui i generatori elettrici generano elettricità attraverso reazioni chimiche, forze idrostatiche, vento e altre forme di energia per alimentare le città, i generatori magnetici possono creare forze magnetiche oltre a fornire elettricità. Puoi persino creare un generatore magnetico o una dinamo magnetica con materiali di consumo che puoi acquistare dal negozio o che potresti avere in giro per casa.
Installazione del telaio del generatore di dinamo fatto in casa
Puoi creare un generatore fai-da-te, o dinamo, attraverso alcuni semplici oggetti che potresti avere in giro per casa. Per realizzarne uno, avrai bisogno di cartone spesso semi-spesso, quattro piccoli magneti in ceramica, una pistola per colla a caldo, circa 200 piedi di filo magnetico, una piccola lampadina e un grosso chiodo. Il generatore funziona meglio con questi materiali, quindi cerca di non sostituirli. Questo generatore di dinamo fatto in casa dovrebbe essere abbastanza forte da illuminare alcune piccole lampadine.
La prima cosa di cui hai bisogno è una cornice di cartone a forma di prisma rettangolare senza facce superiori o inferiori. Una buona dimensione è quella di rendere gli spazi vuoti superiore e inferiore di circa 8 cm x 3 cm con le facce rivolte a sinistra e a destra 8 cm x 8 cm e le facce rivolte in avanti e indietro di 8 cm x 3 cm. Altre dimensioni possono essere più vantaggiose a seconda della dimensione dei magneti che utilizzerai.
Invece di ritagliare le facce del cartone e poi legarle insieme, può essere più efficace ritagliare una lunga striscia di cartone con la larghezza del telaio e la lunghezza come la somma delle lunghezze in una direzione in modo da poter piegalo nella forma del telaio. Ciò significa ritagliare una lunghezza di 22 cm (8 cm + 3 cm + 8 cm + 3 cm) con una larghezza di 8 cm, piegandola e fissandola con nastro adesivo. Assicurarsi che il telaio non oscilli o si pieghi troppo.
Con la faccia più grande della cornice rivolta verso di te, crea un piccolo buco nel mezzo di esso e un piccolo buco nel mezzo della faccia opposto di esso. Questo è il foro attraverso il quale posizionerai l'unghia che può rilevare la corrente magnetica. Assicurarsi che il foro sia abbastanza piccolo da fissare l'unghia ma abbastanza grande da consentire all'unghia di ruotare liberamente in risposta al campo magnetico. Vedi se riesci a ruotarlo da solo senza danneggiare il telaio.
Cablaggio del campo magnetico del generatore fai-da-te
Rimuovere il chiodo dal telaio e fissare l'estremità del filo alla scatola. Inizia a avvolgere il filo attorno alla scatola. Avrai bisogno di centinaia di bobine attorno al telaio per creare un campo magnetico significativo che puoi misurare. Puoi considerare di posizionare i magneti nel telaio mentre lo avvolgi per rendere il telaio abbastanza forte e sicuro da resistere alla forza di avvolgimento del filo attorno ad esso.
Posizionare l'unghia nei due fori e fissare due magneti all'interno del telaio su entrambi i lati dell'unghia. Utilizzare colla a caldo per assicurarsi che rimangano in contrasto con nastro o altro materiale che potrebbe non condurre una corrente elettrica. Collegare le estremità del filo alle due estremità della lampadina e girare l'unghia per vedere se si accende. Se puoi, prova a girare l'unghia magnetica per ruotarlo il più rapidamente possibile.
Test del generatore di dinamo fatto in casa
Questa dinamo per hobby o generatore fai-da-te dovrebbe funzionare convertendo il campo magnetico che il movimento dell'unghia induce nella corrente per alimentare la luce. Il campo magnetico dovrebbe indurre una tensione negli avvolgimenti dei fili. È possibile creare un diverso tipo di generatore di dinamo fatto in casa utilizzando altri metodi, ad esempio variando il numero di avvolgimenti della bobina, utilizzando diverse dimensioni della bobina e utilizzando diversi materiali della bobina magnetica.
Le lampadine a voltaggio più elevato possono funzionare in modo più efficace poiché possono accendersi con piccole quantità di corrente. Le luci a LED possono funzionare ancora meglio perché possono anche accendersi con piccole quantità di corrente. Generatori più potenti possono essere utilizzati per alimentare interi circuiti di lampadine.
Generatore fai-da-te che converte energia
Questo generatore fai-da-te è un esempio di generatore AC (corrente alternata). La corrente alle estremità dei due fili che si collegano alla lampadina si alterna tra le direzioni avanti e indietro ogni volta che si gira il magnete. Ad ogni rotazione del magnete, la corrente subisce un semiciclo in avanti e un semiciclo invertito e la corrente si alterna tra loro usando una forma d'onda sinusoidale. La corrente alternata si trova nella maggior parte degli elettrodomestici.
Questo tipo di dinamo per hobby mostra come i generatori magnetici convertono l'energia meccanica in energia elettromagnetica. Quando si utilizza a galvanometro, uno strumento per misurare la corrente elettrica, per misurare la quantità di corrente che passa attraverso un generatore o un filo, puoi vedere l'ago degli strumenti deviato. Puoi misurare questo cambiamento nel campo magnetico dalla dinamo per testare quanto è forte. Scienziati e ingegneri continuano a studiare il potenziale dei motori magnetici per migliorare l'efficienza del motore.
In ambienti industriali, i generatori elettrici commerciali avvolgono strettamente le bobine di filo attorno alle disposizioni circolari dei magneti.Il campo magnetico della bobina induce una forza elettromagnetica nei magneti. Le centrali idroelettriche convertono l'energia meccanica attraverso una turbina ad acqua per la forza dell'acqua che cade. Questa conversione del generatore di energia meccanica in energia elettrica è in contrasto con quella dei motori, che convertono l'energia elettrica in energia meccanica.
Magnete Dynamo Physics
È possibile calcolare il forza elettromotiva (fem) prodotto dal numero di bobine nel tuo generatore usando l'equazione V = NBAω sin ωt per tensione emf V, numero di bobine N, campo magnetico B, area su cui sono disposte le bobine UN, frequenza angolare ω ("omega") e nel tempo t. La frequenza angolare misura la frequenza, il numero di onde di elettricità che attraversano una singola posizione in un secondo, moltiplicato per 2π.
Puoi trattare una dinamo a magnete come se fosse un generatore elettrico perché elettricità e magnetismo fanno entrambi parte della stessa forza. I cambiamenti in un campo elettrico creano un campo magnetico mentre i cambiamenti in un campo magnetico creano un campo elettrico. Mentre questo generatore fai-da-te mostra come un campo magnetico può creare una corrente elettrica, altre osservazioni possono mostrarti come l'elettricità può causare fenomeni magnetici come parte della stessa forza elettromagnetica.
Se si posizionasse una bussola magnetica vicino a un filo in un circuito elettrico, si noterebbe una flessione dell'ago della bussola. Ciò accade perché la corrente attraverso i fili nel circuito crea campi magnetici che causano il cambio di direzione dell'ago della bussola. Le bussole sono costruite per rispondere ai cambiamenti nel campo magnetico terrestre, quindi anche la presenza di un campo magnetico esterno provocherebbe questa deflessione.
Questa connessione fondamentale tra elettricità e magnetismo significa anche che puoi creare il tuo generatore elettrico allo stesso modo di quello magnetico. La rotazione di un oggetto magnetico attorno a una bobina di fili genererebbe un campo elettrico e uno magnetico. Altre idee creative potrebbero impiegare fonti di energia meccanica più potenti come macchine per biciclette o mulini a vento per generare elettricità allo stesso modo.