De gamla grekerna gissade redan om närvaron av en osynlig kraft som sätter vissa föremål i rörelse. Den verkliga gryningen av detta ämne inträffade dock endast under industrialiseringsperioden på 1800-talet. Det var då som den berömda vetenskapsmannen Michael Faraday upptäckte fenomenet elektromagnetisk induktion, vilket förklarar förekomsten av elektrisk ström i ett magnetfält när en ledare rör sig i det. Idag inbjuder vi dig att testa denna teori experimentellt.
Kärnan i experimentet är tillverkningen av en elektromekanisk omvandlare baserad på en DC-motor, som kommer att rotera magneter placerade i induktorns ram. Som ett resultat av exciteringen av magnetiska fält och uppkomsten av elektromagnetisk emk vid utgången får vi en elektrisk ström.Erfarenheten är också intressant eftersom de erhållna spänningsvärdena kommer att vara större än de som spenderas på att driva motorn. Men först till kvarn.
Material – Verktyg
- 3V DC-motor;
- Neodym fyrkantiga magneter 10x8 mm;
- Stålstång med ett tvärsnitt på 2-3 mm;
- Koppartråd i lackerad isolering;
- Bitar av plast;
- 3,7 V batteri;
- Kopparledningar, värmekrympning;
- Superlim.
De verktyg vi behöver för arbetet är: en lödkolv med lod, en tändare, en kniv och en tång med tång. En testare kommer att behövas för den som vill mäta utspänningen på omvandlaren.
Montering av en elektromekanisk spänningsomvandlare
Vi tillverkar två små statorramar av en stålstång. Använd en tång för att böja konturen och skär av överskottet. Spolarnas ändar bör också böjas (foto).
Vi förbinder ramarna med superlim och lägger värmekrymp på mitten. Vi värmer upp den med en tändare, och får på så sätt en isolerad spolkärna.
För lindning använder vi tunn koppartråd i lackerad isolering. Den måste lindas runt isolatorområdet. Antal varv – 600.
Efter slutförandet av lindningen lämnar vi två ändar av spolen - de första och sista. Vi tar bort isoleringen genom att bränna den med en vanlig tändare. Detta kommer att vara statorn.
På motoraxeln fäster vi ett par guider gjorda av plastbitar för neodymmagneter med hjälp av superlim. Vi placerar dem på motsatta sidor av axeln för att öka kontaktytan med magneterna.
Vi fäster neodymmagneter på skaftet med hjälp av superlim. Observera att de bara kan anslutas om de har olika polaritet. Detta kommer att vara rotorn till vår omvandlare.
Vi skär två remsor av tunn plast till storleken på motorn och ramen. De kan böjas något genom att värma mitten med en tändare.
Limma fast remsorna på motorkroppen. Därefter fixerar vi statorramen så att dess öppna ändar, utan att vidröra magneterna, placeras i mitten av rotorn.
Vår enklaste mikrokonverterare är klar. Allt som återstår är att ansluta motorn, löda dess ändar med kontakter och komplettera hela kretsen med en strömförsörjning. Ett vanligt 3,7 V litiumbatteri från en bärbar dator är lämpligt som strömförsörjning.
Mätningar med en testare visar en utspänning som är en storleksordning högre än ingångsspänningen, vilket betyder att den här kretsen fungerar ganska bra.
Slutsats
I rättvisans namn är det värt att notera att elektromekaniska omvandlare blev ett minne blott med tillkomsten av elektroniska mikrokretsar och transistorer. Idag kan du köpa färdiga spänningshöjande moduler som låter dig få hög prestanda på cirka 50 V från ett konventionellt 3,2 -3,7 V batteri. De är tysta, kompakta och rationella, för med deras hjälp kan du driva 12 och 24 V enheter såsom kylare och stegmotorer med bara ett batteri!
