เครื่องกำเนิดไฟฟ้า Fidget spinner

กำเนิดไฟฟ้าเป็นอย่างมากที่พบบ่อยและมีประโยชน์เครื่องไฟฟ้าที่ถูกค้นพบโดยไมเคิลฟาราเดย์ใน 1832 ตั้งแต่นั้นมาเราได้รับการใช้เครื่องเหล่านี้ในโรงไฟฟ้าทั้งหมดของเราที่จะให้กระแสไฟฟ้าสำหรับโลกของเรา ในโครงการนี้เราจะสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างง่ายโดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้าและเครื่องปั่นด้ายอยู่ไม่สุขเพื่อทำความเข้าใจแนวคิดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ก่อนที่เราจะเริ่มต้นมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะรู้เกี่ยวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพวกเขาไม่ผลิตไฟฟ้า ใช่คุณได้ยินถูกต้อง! ในความเป็นจริงไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ ตามกฎหมายว่าด้วยการอนุรักษ์พลังงานสามารถถ่ายโอนจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งเท่านั้น ดังนั้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโรเตอร์จะหมุนโดยใช้ข้อต่อทางกลใด ๆ จากกังหันหรือเครื่องยนต์และการหมุนเชิงกลนี้จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าในสเตเตอร์ เราจะทำเช่นเดียวกันเราจะใช้fidget spinner เป็นโรเตอร์และแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสเตเตอร์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กพอที่จะทำให้ LED เรืองแสงได้ ฟังดูน่าสนใจใช่มั้ย? มาเริ่มกันเลย…

วัสดุที่ต้องการ:

1. Fidget Spinner
2. แม่เหล็กไฟฟ้า
3. แม่เหล็กนีโอดิเมียม

แม่เหล็กไฟฟ้าทำงานอย่างไร?

ก่อนที่จะดำเนินการโครงการFidget Spinner Electricity Generatorเนื่องจากเราใช้แม่เหล็กไฟฟ้ามาทำความเข้าใจกันก่อนว่ามันทำงานอย่างไร สิ่งที่เราใช้ในโครงการของเราคือ12V 0.25A (ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคเพิ่มเติมจะกล่าวถึงในภายหลัง) แม่เหล็กไฟฟ้า เห็นได้ชัดว่าถ้าเราจัดหา 12V มันจะใช้พลังงานประมาณ 0.25A และสร้างสนามแม่เหล็ก (B)ซึ่งจะดึงดูดชิ้นโลหะใด ๆ ในบริเวณโดยรอบ สนามแม่เหล็กนี้เกิดขึ้นเนื่องจากกระแสไหลผ่านขดลวดซึ่งอยู่ภายในแม่เหล็กไฟฟ้าและดังที่เราทราบตามกฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ตัวนำกระแสไฟฟ้าทั้งหมดจะสร้างสนามแม่เหล็กรอบตัว สนามแม่เหล็กนี้มีความเข้มข้นที่จุดใดจุดหนึ่งเนื่องจากการจัดเรียงของขดลวดและด้วยเหตุนี้จึงสามารถดึงดูดโลหะได้ แต่นี่ไม่ใช่วิธีที่เราต้องการให้ทำงานที่นี่

โดยคำนึงถึงกฎหมายฟาราเดย์เดียวกันเราควรจะสร้างกระแสได้ด้วยการสร้างสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกันใกล้กับแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อให้ทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดังนั้นในการสร้างสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกันนี้เราจะใช้แม่เหล็กนีโอไดเมียกับสปินเนอร์อยู่ไม่สุข

การตั้งค่าโครงการเครื่องกำเนิดไฟฟ้า:

การตั้งค่าสำหรับสิ่งนี้ค่อนข้างง่ายคุณเพียงแค่วางแม่เหล็กนีโอไดเมียมไว้บนสปินเนอร์ที่อยู่ไม่สุข (ดังที่แสดงด้านล่าง) และวางไว้บนแม่เหล็กไฟฟ้าโดยตรง

แม่เหล็กนีโอไดเมียมมีพลังมากและจะพยายามดึงดูดแม่เหล็กไฟฟ้าหากคุณหมุนด้วยมือข้างที่ว่าง ดังนั้นใช้การจัดเตรียมบางอย่างเพื่อให้ทั้งคู่เหมือนเดิม ฉันใช้การจัดเรียงน็อตและสลักเกลียวเหมือนที่แสดงในภาพด้านล่าง เมื่อเสร็จแล้วให้เชื่อมต่อ LED เข้ากับขั้วเอาต์พุตของแม่เหล็กไฟฟ้า (ไม่มีขั้ว) และคุณก็พร้อมสำหรับการหมุน

การผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้ Fidget Spinner เพื่อเรืองแสง LED:

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กของเราพร้อมสำหรับการดำเนินการแล้ว เพียงหมุนเครื่องปั่นด้ายด้วยมือของคุณและคุณจะสังเกตเห็นไฟ LED ส่องสว่าง นอกจากนี้ยังสามารถพบได้ในการนำเสนอวิดีโอที่ส่วนท้ายของหน้านี้ ยิ่งหมุนเร็วเท่าไหร่ก็ยิ่งสว่างมากขึ้นเท่านั้น ใช้เวลาและเพลิดเพลินไปกับผลลัพธ์ของคุณต่อมามาวิเคราะห์สิ่งที่เกิดขึ้นที่นี่

เอาล่ะตอนนี้เพื่อรับข้อมูลทางเทคนิคมาวิเคราะห์บางสิ่ง คุณควรสังเกตว่าไฟ LED จะเรืองแสงไม่ว่าคุณจะหมุนสปินเนอร์ไปในทิศทางใดหรือขั้วใดที่คุณเชื่อมต่อ LED นี้เป็นเพราะที่นี่ไฟ LED เรืองแสงจริงเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ อะไร….?????

ใช่ไม่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใดที่สามารถผลิตแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงได้ เมื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นจะเป็น AC แม้จะอยู่ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า DC, แรงดันไฟฟ้าทันทีที่ผลิตจากสเตเตอร์เป็น AC หลังจากนั้นมันก็แปลงแล้วลงในกลซีโดยใช้การจัดเรียงที่เรียกว่ากระแสไฟฟ้า

การประมาณค่าฟลักซ์ที่ผลิตโดยสปินเนอร์:

จนถึงตอนนี้คุณสามารถทำคุกกี้เพื่อทำความเข้าใจกับสิ่งต่าง ๆ จนถึงตอนนี้ได้ แต่เรามาลองหาข้อมูลเพิ่มเติมโดยใช้สูตรกัน

แม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ที่นี่คือหมายเลขรุ่น ZYE1-P20 / 16 ซึ่งมีข้อกำหนดดังต่อไปนี้ที่กล่าวถึงในแผ่นข้อมูล (มีมากกว่านี้ฉันได้ระบุเฉพาะรายการที่จำเป็นเท่านั้น)

แรงดันไฟฟ้า: 12V

ปัจจุบัน: 0.25A

แรงยึด: 2.5 กก. / ซม. ²หรือ 25N

เส้นผ่านศูนย์กลางศูนย์กลาง: 8 มม

เพื่อหาจำนวนรอบของขดลวดภายในเรามาใช้สูตรกัน

F = ((NI) 2 × µ0 ×ก) / (2 × g2)

ที่ไหน

F = แรงจับในนิวตัน

N = จำนวนรอบที่เราต้องการหา

I = กระแสที่ไหลผ่านแม่เหล็กไฟฟ้าในแอมป์

µ0 = ค่าคงที่แม่เหล็กซึ่งก็คือ4π× 10 ^-7

a = พื้นที่ดึงดูดในม. ²

g = ช่องว่างระหว่างแม่เหล็กไฟฟ้าและโลหะเป็นเมตร

ในเหล่านี้เรารู้ว่าแรงจากแผ่นข้อมูลซึ่งเป็น 25N ที่ปัจจุบันเป็น 0.25A และพื้นที่ของสถานที่จะคำนวณโดยใช้πr ² (ที่ r คือ 8mm) ซึ่งจะช่วยให้ 0.125m 2 ในที่สุดช่องว่างคือ 0.01m เนื่องจากกำหนด 25N สำหรับระยะทางต่อซม.

การใช้ค่าข้างต้นจำนวนรอบในแม่เหล็กไฟฟ้าของเราคำนวณได้ประมาณ 715 รอบ ตอนนี้เรารู้จำนวนรอบในแม่เหล็กไฟฟ้าแล้วเราสามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อค้นหาแรงแม่เหล็ก (mmf)ที่เกิดจากสปินเนอร์เมื่อหมุนด้วยแม่เหล็ก

MMF = I × N

โดยที่ฉันคือกระแสและ N คือจำนวนรอบ

กระแสที่ไหลผ่าน LED อาจอยู่ที่ประมาณ 20mA

MMF = 0.02 * 715 = 14.3 ที่

ค่า MMF นี้น้อยมากเมื่อเทียบกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจริง แต่สำหรับเครื่องปั่นด้ายที่มีแม่เหล็กนี่คือทั้งหมดที่เราจะได้รับ นอกจากนี้โปรดทราบว่าการคำนวณเหล่านี้เราดำเนินการเพื่อความเข้าใจพื้นฐานเท่านั้นและไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ในการวิเคราะห์

หวังว่าคุณจะสนุกกับโครงการและเรียนรู้สิ่งที่เป็นประโยชน์จากโครงการนี้ หากคุณมีข้อสงสัยให้ใช้ส่วนความคิดเห็นหรือฟอรัมเพื่อแก้ไข