DIY: Genereer Je Eigen Elektriciteit

Doe Het Zelf

Een generator is simpelweg een apparaat dat mechanische energie (zelf afkomstig van kolen, olie, aardgas, wind, water, nucleaire reacties of andere bronnen) omzet in elektrische energie. Hier beschrijven we hoe je gemakkelijk verkrijgbare materialen kunt gebruiken om een eenvoudige generator te maken. Hoewel hij slechts krachtig genoeg zal zijn om een kleine zaklantaarn te laten branden, werkt hij volgens dezelfde basisprincipes als de generatoren van de elektriciteitscentrales die huishoudelijke elektriciteit leveren.

Hoe werkt een generator

Wanneer een elektrische stroom door een draad loopt, genereert hij een driedimensionaal magnetisch krachtveld rond de draad, vergelijkbaar met dat rond een staafmagneet. Magneten worden ook omgeven door een soortgelijk driedimensionaal veld. Dit kan in twee dimensies worden “gezien” als ijzervijlsel wordt gestrooid op een vel papier dat over de magneet is gelegd. Het vijlsel lijnt zich uit langs de magnetische krachtlijnen die de magneet omgeven.

Tweedimensionale weergave van het magnetisch veld rond een staafmagneet. De pijlen geven de richting van de magnetische krachtlijnen aan. De N (noord) en S (zuid) geven de polen van de magneet aan, waar de krachtlijnen geconcentreerd zijn. De noordpool van de magneet zal de noordpool van een kompas of een andere staafmagneet afstoten, terwijl de zuidpool de noordpool van een kompas of een andere staafmagneet zal aantrekken.

De eenvoudigste generator bestaat uit slechts een spoel van draad en een staafmagneet. Wanneer je de magneet door het midden van de spoel duwt, ontstaat er een elektrische stroom in de draad. De stroom vloeit in de ene richting als de magneet wordt ingedrukt, en in de andere richting als de magneet wordt verwijderd. Met andere woorden, er ontstaat een wisselspanning. Als je de magneet helemaal stil houdt in de spoel, wordt er helemaal geen stroom opgewekt. Een andere manier om stroom op te wekken is de magneet in de spoel te draaien, of de spoel om de magneet heen te draaien.

Deze methode om elektriciteit op te wekken, inductie genoemd, werd in 1831 ontdekt door Michael Faraday. Hij ontdekte dat hoe sterker de magneten waren, hoe meer windingen van draad in de spoel, en hoe sneller de beweging van de magneet of de spoel, hoe groter de geproduceerde spanning. Faraday merkte ook op dat het efficiënter was als de spoel om een metalen kern was gewikkeld, omdat dit hielp het magnetische veld te concentreren.

Voltage en stroom

Wat betekenen de elektrische termen voltage (gemeten in volt) en stroom (gemeten in ampère, vaak afgekort tot ampère)? Stel je de elektrische stroom die door een geleidende draad loopt voor als auto’s die over een snelweg rijden. De snelweg is de draad en de spanning de snelheid waarmee de auto’s rijden. De stroomsterkte komt overeen met het aantal auto’s dat per seconde een bepaald punt passeert.

Wanneer een stroom door een draad loopt, wordt elektrische energie omgezet in andere vormen van energie, zoals warmte in een verwarmingselement, licht uit de gloeidraad van een gloeilamp, of geluid uit een luidspreker. De elektrische stroom kan ook mechanische energie produceren, wat gebeurt in een elektrische motor. Een motor is dus gewoon een generator die in omgekeerde richting werkt.

Zelf een generator maken

Wat heb je nodig

• karton
• 15cm lange ijzeren spijker met een diameter van 6mm en een grote kop
• 8-10cm lange bout met een diameter van 6mm, en moer
• 25m geëmailleerd koperdraad (30 swg of ca. 0,3mm diameter)*
• E825 eclipse knoopmagneet (met bevestigingsgat)*
• 6V, 0.06A gloeilamp en gloeilamphouder*
• een rol isolatietape*
• een handboor

* Verkrijgbaar bij bouwmarkten, of elektronicawinkels.

een eenvoudige generator

Wat te doen

Uw generator zal uit een rol bestaan die dicht bij een draaiende magneet wordt gehouden.

1. Cut uit twee kartonnen schijven ruwweg 3cm in diameter, en maak een 4-5mm gat in het centrum van elk. Steek de spijker in het gat en duw één schijfje tot aan de kop omhoog. Bedek de volgende 2-3 cm van het spijkeroppervlak met een paar lagen isolatietape.
2. Schuif het andere schijfje erop tot het tegen de tape aankomt, en wikkel er dan aan de andere kant meer tape omheen om het op zijn plaats te houden, zodat de kartonnen schijfjes niet meer dan 2-3 cm uit elkaar liggen. Wikkel ongeveer 30 cm draad van de spoel af om een leiding van de spoel te vormen, en begin de resterende draad rond de isolatietape tussen de twee kartonnen schijven te winden. Om het overzicht te behouden, kan het helpen om na elke 100 windingen een vinkje te zetten op een stukje papier. Het aantal windingen is niet kritisch, maar hoe meer hoe beter; 1.500 zou voldoende moeten zijn.
3. Heb je de spijker bedekt met een enkele laag windingen, ga dan verder met het opbouwen van lagen boven op elkaar. Je hoeft niet bijzonder netjes te werk te gaan.
4. Na ongeveer 1 500 windingen, laat je ongeveer 30 cm draad vrij aan het andere eind en dan bedek je de windingen met isolatietape. Verwijder ongeveer een cm van de isolatie van de twee einddraden door het glazuur eraf te schrapen, en sluit ze aan op de lamphouder. Plaats de gloeilamp in de houder.
5. Steek de bout door het gat dat in de voet van de magneet is geboord, en zet hem vast door de moer aan te draaien. Bevestig de bout in de boorkop van een handboormachine. Zet vervolgens het scherpe uiteinde van de spijker vast in een bankschroef (of tussen twee zware boeken), zodat deze horizontaal ligt. Breng de magneet tot op ongeveer 1 mm van de kop van de spijker, die iets uit het midden van de draaiende magneet moet staan. Zorg ervoor dat de afstand tussen de magneet en de spijkerkop zo klein mogelijk is, maar niet zo klein dat ze elkaar raken. Een tip hier is om de hand die het vaste deel van de boor vasthoudt op het tafelblad te laten rusten, zodat deze zo stabiel mogelijk staat.

   Draai de boorhendel zo snel als u kunt en het lampje moet gaan branden. Zo eenvoudig is elektriciteit opwekken!

Generatoren in fietsen en auto’s

Auto’s hebben gelijkstroom nodig om het contact, de verlichting, de ruitenwissers enz. te laten werken. Deze wordt opgewekt door een dynamo die mechanisch aan de motor is gekoppeld. Een apparaat, een gelijkrichter genaamd, wordt gebruikt om de wisselstroom om te zetten in gelijkstroom. Ook moet een regelaar worden aangebracht om de stroom te regelen, zodat de uitgangsspanning van de dynamo gelijke tred houdt met de spanning van de accu van het voertuig als het toerental verandert.

Een dynamo op een fiets, die tijdens het fietsen elektriciteit opwekt, is een ander voorbeeld van een generator. Het basisontwerp is precies hetzelfde als de zelfgemaakte generator die hierboven is beschreven.

een fietsdynamo