Już starożytni Grecy domyślali się istnienia niewidzialnej siły, która wprawia w ruch pewne obiekty. Jednak prawdziwy świt tego tematu nastąpił dopiero w okresie industrializacji XIX wieku. To wtedy słynny naukowiec Michael Faraday odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej, które wyjaśnia występowanie prądu elektrycznego w polu magnetycznym, gdy porusza się w nim przewodnik. Dziś zapraszamy Cię do eksperymentalnego sprawdzenia tej teorii.
Istotą eksperymentu jest wykonanie przekształtnika elektromechanicznego opartego na silniku prądu stałego, który będzie obracał magnesy umieszczone w ramie cewki indukcyjnej. W wyniku wzbudzenia pól magnetycznych i pojawienia się pola elektromagnetycznego na wyjściu otrzymujemy prąd elektryczny.Doświadczenie jest również ciekawe, ponieważ uzyskane wartości napięcia będą większe niż te wydane na pracę silnika. Ale najpierw najważniejsze.
Materiały – Narzędzia
- Silnik 3V prądu stałego;
- Magnesy neodymowe kwadratowe 10x8 mm;
- Pręt stalowy o przekroju 2-3 mm;
- Drut miedziany w izolacji lakierowanej;
- Kawałki plastiku;
- Bateria 3,7 V;
- Okablowanie miedziane, termokurczliwe;
- Super klej.
Narzędzia potrzebne nam do pracy to: lutownica z lutem, zapalniczka, nóż oraz szczypce ze szczypcami. Dla chcących zmierzyć napięcie wyjściowe na przetwornicy potrzebny będzie tester.
Montaż elektromechanicznego przetwornika napięcia
Z pręta stalowego wykonujemy dwie małe ramy stojana. Za pomocą szczypiec zagnij kontur i odetnij nadmiar. Końce cewek również należy zagiąć (zdjęcie).
Ramki łączymy superglutem i na środku kładziemy termokurczkę. Rozgrzewamy go zapalniczką i w ten sposób otrzymujemy izolowany rdzeń cewki.
Do uzwojenia używamy cienkiego drutu miedzianego w lakierowanej izolacji. Należy go owinąć wokół obszaru izolatora. Liczba zwojów – 600.
Po zakończeniu nawijania pozostawiamy dwa końce cewki - początkowy i końcowy. Usuwamy izolację spalając ją zwykłą zapalniczką. To będzie stojan.
Na wale silnika mocujemy parę prowadnic wykonanych z kawałków plastiku pod magnesy neodymowe za pomocą superkleju. Umieszczamy je po przeciwnych stronach trzonka, aby zwiększyć powierzchnię kontaktu z magnesami.
Magnesy neodymowe mocujemy do wału za pomocą superkleju. Należy pamiętać, że można je połączyć tylko wtedy, gdy mają różną polaryzację. Będzie to wirnik naszego konwertera.
Wycinamy dwa paski cienkiego plastiku pod wymiar silnika i ramy. Można je lekko ugiąć podgrzewając środek zapalniczką.
Przyklej paski do korpusu silnika. Następnie mocujemy ramę stojana tak, aby jej otwarte końce, bez dotykania magnesów, były umieszczone na środku wirnika.
Nasz najprostszy mikrokonwerter jest już gotowy. Pozostaje tylko podłączyć silnik, zalutować jego końce stykami i uzupełnić cały obwód zasilaczem. Jako źródło zasilania nadaje się zwykła bateria litowa 3,7 V z laptopa.
Pomiary testerem wykazują napięcie wyjściowe o rząd wielkości wyższe od napięcia wejściowego, co oznacza, że obwód ten jest w pełni sprawny.
Wniosek
Trzeba uczciwie zauważyć, że przetworniki elektromechaniczne stały się przeszłością wraz z pojawieniem się mikroukładów elektronicznych i tranzystorów. Dziś można kupić gotowe moduły podwyższania napięcia, które pozwalają uzyskać wysoką wydajność na poziomie około 50 V z konwencjonalnego akumulatora 3,2 - 3,7 V. Są ciche, kompaktowe i racjonalne, ponieważ za ich pomocą można zasilać urządzenia 12 i 24 V. takie jak chłodnice i silniki krokowe z tylko jedną baterią!
