DIY: Genera la tua Elettricità

Fai da te

Un generatore è semplicemente un dispositivo che converte l’energia meccanica (derivata da carbone, petrolio, gas naturale, vento, acqua, reazioni nucleari o altre fonti) in energia elettrica. Qui descriviamo come usare materiali facilmente reperibili per fare un semplice generatore. Anche se sarà abbastanza potente da accendere solo una piccola lampadina, funziona secondo gli stessi principi di base dei generatori delle centrali elettriche che forniscono l’elettricità domestica.

Come funziona un generatore

Quando una corrente elettrica scorre attraverso un filo, genera un campo di forza magnetica tridimensionale intorno al filo, simile a quello che circonda una barra magnetica. Anche i magneti sono circondati da un campo tridimensionale simile. Questo può essere ‘visto’ in due dimensioni se si sparge della limatura di ferro su un foglio di carta posto sopra il magnete. La limatura si allinea lungo le linee di forza magnetica che circondano il magnete.

Rappresentazione bidimensionale del campo magnetico intorno a una barra magnetica. Le frecce indicano la direzione delle linee di forza magnetica. La N (nord) e la S (sud) indicano i poli del magnete, dove si concentrano le linee di forza. Il polo nord del magnete respingerà il polo nord di una bussola o di un altro magnete a barra, mentre il suo polo sud attirerà il polo nord di una bussola o di un altro magnete a barra.

Il generatore più semplice consiste solo in una bobina di filo e un magnete a barra. Quando si spinge il magnete attraverso il centro della bobina, si produce una corrente elettrica nel filo. La corrente scorre in una direzione quando il magnete viene spinto dentro, e nell’altra direzione quando il magnete viene rimosso. In altre parole, viene prodotta una corrente alternata. Se si tiene il magnete assolutamente fermo all’interno della bobina, non viene generata alcuna corrente. Un altro modo di produrre la corrente sarebbe quello di far ruotare il magnete all’interno della bobina, o di far ruotare la bobina attorno al magnete.

Questo metodo di generare elettricità, chiamato induzione, fu scoperto da Michael Faraday nel 1831. Egli scoprì che più forti erano i magneti, più giri di filo nella bobina, e più veloce era il movimento del magnete o della bobina, maggiore era la tensione prodotta. Faraday osservò anche che era più efficiente se la bobina era avvolta intorno a un nucleo metallico, perché questo aiutava a concentrare il campo magnetico.

Tensione e corrente

Cosa significano i termini elettrici tensione (misurata in volt) e corrente (misurata in ampere, spesso abbreviato in ampere)? Immagina che la corrente elettrica che scorre in un filo conduttore sia come le auto che viaggiano lungo un’autostrada. L’autostrada è il filo e il voltaggio la velocità a cui si muovono le auto. La corrente corrisponde al numero di auto che passano per un dato punto ogni secondo.

Quando una corrente scorre attraverso un filo, l’energia elettrica viene convertita in altre forme di energia, come il calore in un elemento riscaldante, la luce dal filamento di una lampadina o il suono da un altoparlante. La corrente elettrica potrebbe anche essere fatta per produrre energia meccanica, che è quello che succede in un motore elettrico. Un motore è quindi solo un generatore che funziona al contrario.

Costruisci il tuo generatore

Di cosa avrai bisogno

• cartone
• chiodo di ferro lungo 15cm con diametro 6mm e testa larga
• bullone lungo 8-10cm con diametro 6mm e dado
• 25m di filo di rame smaltato (30 swg o ca. 0.3mm di diametro)*
• E825 magnete a pulsante ad eclisse (con un foro di fissaggio)*
• 6V, 0.06A lampadina a torcia e porta lampadina*
• un rotolo di nastro isolante*
• un trapano manuale

* Ottenibile nei negozi di bricolage, o nei negozi di elettronica.

un semplice generatore

Cosa fare

Il vostro generatore consisterà in una bobina tenuta vicino ad un magnete che gira.

1. Taglia due dischi di cartone di circa 3cm di diametro, e fai un foro di 4-5mm al centro di ognuno. Inserire il chiodo nel foro e spingere un disco fino alla testa. Coprire i successivi 2-3cm della superficie del chiodo con un paio di strati di nastro isolante.
2. Far scorrere l’altro disco fino a che non si scontra con il nastro, e poi avvolgere altro nastro sull’altro lato di esso per fissarlo in posizione in modo che i dischi di cartone non siano più di 2-3cm di distanza. Svolgi circa 30 cm di filo dalla bobina per formare un cavo dalla bobina, e inizia ad avvolgere il filo rimanente intorno al nastro isolante tra i due dischi di cartone. Per tenere il conto, può essere utile fare un segno di spunta su un pezzo di carta dopo ogni 100 giri. Il numero di giri non è critico, ma più sono meglio è; 1 500 dovrebbe bastare.
3. Avendo coperto il chiodo con un solo strato di giri, continuare a costruire strati uno sopra l’altro. Non è necessario fare un lavoro particolarmente pulito.
4. Dopo circa 1 500 giri, lasciare circa 30 cm di filo libero all’altra estremità e poi coprire gli avvolgimenti con nastro isolante. Rimuovi circa un cm di isolamento dai due fili finali raschiando lo smalto, e collegali al portalampada. Inserite la lampadina nel supporto.
5. Fate passare il bullone attraverso il foro praticato nella base del magnete, e fissatelo stringendo il dado. Fissare il bullone nel mandrino di un trapano a mano. Poi, fissare l’estremità affilata del chiodo in una morsa (o tra due libri pesanti) in modo che sia orizzontale. Porta il magnete a circa 1 mm dalla testa del chiodo, che dovrebbe essere leggermente decentrato rispetto al centro del magnete che gira. Assicurati che lo spazio tra il magnete e la testa del chiodo sia il più piccolo possibile, ma non così vicino da farli toccare. Un consiglio è quello di appoggiare la mano che tiene la parte fissa del trapano sul piano del tavolo in modo che sia il più stabile possibile.

   Gira il manico del trapano il più velocemente possibile e la lampadina dovrebbe accendersi. Generare elettricità è davvero così semplice!

Generatori in moto e auto

Le auto hanno bisogno di una corrente continua per far funzionare l’accensione, le luci, i tergicristalli, ecc. Questa è generata da un alternatore che è accoppiato meccanicamente al motore. Un dispositivo chiamato raddrizzatore è usato per convertire l’uscita di corrente alternata in corrente continua. Un regolatore deve anche essere installato per controllare la corrente, in modo che la tensione in uscita dell’alternatore continui a corrispondere alla tensione della batteria del veicolo al variare della velocità del motore.

Una dinamo su una bicicletta, che produce elettricità mentre si pedala, è un altro esempio di generatore. Il suo design di base è proprio lo stesso del generatore fatto in casa descritto sopra.

una dinamo da bicicletta