De gamle grækere gættede allerede om tilstedeværelsen af en usynlig kraft, der sætter visse objekter i bevægelse. Imidlertid fandt den virkelige daggry af dette emne kun sted i perioden med industrialisering af det 19. århundrede. Det var dengang, at den berømte videnskabsmand Michael Faraday opdagede fænomenet elektromagnetisk induktion, som forklarer forekomsten af elektrisk strøm i et magnetfelt, når en leder bevæger sig i det. I dag inviterer vi dig til at teste denne teori eksperimentelt.
Essensen af eksperimentet er fremstillingen af en elektromekanisk konverter baseret på en DC-motor, som vil rotere magneter placeret i induktorens ramme. Som et resultat af excitationen af magnetiske felter og udseendet af elektromagnetisk emf ved udgangen opnår vi en elektrisk strøm.Oplevelsen er også interessant, fordi de opnåede spændingsværdier vil være større end dem, der bruges på at betjene motoren. Men først ting først.
Materialer – Værktøj
- 3V DC motor;
- Neodym firkantede magneter 10x8 mm;
- Stålstang med et tværsnit på 2-3 mm;
- Kobbertråd i lakeret isolering;
- Stykker af plastik;
- 3,7 V batteri;
- Kobber ledninger; varmekrympe;
- Super lim.
De værktøjer, vi skal bruge til arbejdet, er: en loddekolbe med lodde, en lighter, en kniv og en tang med en tang. En tester vil være nødvendig for dem, der ønsker at måle udgangsspændingen på konverteren.
Samling af en elektromekanisk spændingsomformer
Vi laver to små statorrammer af en stålstang. Brug en tang til at bøje omridset og skær det overskydende af. Enderne af spolerne skal også bøjes (foto).
Vi forbinder rammerne med superlim og sætter varmekrympe på midten. Vi varmer den op med en lighter, og får dermed en isoleret spolekerne.
Til vikling bruger vi tynd kobbertråd i lakeret isolering. Det skal vikles rundt om isolatorområdet. Antal omgange – 600.
Efter afslutningen af viklingen forlader vi to ender af spolen - de indledende og sidste. Vi fjerner isoleringen ved at brænde den med en almindelig lighter. Dette vil være statoren.
På motorakslen fastgør vi et par guider lavet af plastikstykker til neodymmagneter ved hjælp af superlim. Vi placerer dem på modsatte sider af akslen for at øge kontaktområdet med magneterne.
Vi fastgør neodymmagneter til skaftet ved hjælp af superlim. Bemærk venligst, at de kun kan forbindes, hvis de har forskellig polaritet. Dette vil være rotoren på vores konverter.
Vi skærer to strimler af tynd plast til størrelsen på motoren og rammen. De kan bøjes lidt ved at opvarme midten med en lighter.
Lim strimlerne til motorhuset. Dernæst fikserer vi statorrammen, så dens åbne ender, uden at røre magneterne, placeres i midten af rotoren.
Vores enkleste mikrokonverter er klar. Alt, der er tilbage, er at forbinde motoren, lodde dens ender med kontakter og supplere hele kredsløbet med en strømforsyning. Et almindeligt 3,7 V lithiumbatteri fra en bærbar computer er velegnet som strømforsyning.
Målinger med en tester viser en udgangsspænding, der er en størrelsesorden højere end indgangsspændingen, hvilket betyder, at dette kredsløb fungerer ganske godt.
Konklusion
Retfærdigvis er det værd at bemærke, at elektromekaniske omformere blev en saga blot med fremkomsten af elektroniske mikrokredsløb og transistorer. I dag kan du købe færdige spændingsforstærkende moduler, der giver dig mulighed for at få høj ydeevne på omkring 50 V fra et konventionelt 3,2 -3,7 V batteri. De er lydløse, kompakte og rationelle, fordi du med deres hjælp kan drive 12 og 24 V enheder såsom kølere og stepmotorer med kun ét batteri!
