DIY: Generate Your Own Electricity

Do It Yourself

Generator to po prostu urządzenie, które przekształca energię mechaniczną (pochodzącą z węgla, ropy, gazu ziemnego, wiatru, wody, reakcji jądrowych lub innych źródeł) w energię elektryczną. Tutaj opisujemy, jak wykorzystać łatwo dostępne materiały do wykonania prostego generatora. Chociaż będzie on wystarczająco mocny, aby zapalić małą żarówkę latarki, działa on na tych samych podstawowych zasadach, co generatory w elektrowniach, które dostarczają elektryczność do gospodarstw domowych.

Jak działa generator

Gdy prąd elektryczny przepływa przez przewód, wytwarza on trójwymiarowe pole magnetyczne wokół przewodu, podobne do tego, które otacza magnes sztabkowy. Magnesy są również otoczone podobnym trójwymiarowym polem. Można to „zobaczyć” w dwóch wymiarach, jeśli na kartkę papieru umieszczoną nad magnesem posypie się opiłki żelaza. Opiłki ustawiają się wzdłuż linii sił magnetycznych otaczających magnes.

Dwuwymiarowe przedstawienie pola magnetycznego wokół magnesu sztabkowego. Strzałki wskazują kierunek linii sił magnetycznych. N (północ) i S (południe) oznaczają bieguny magnesu, na których skupiają się linie sił. Północny biegun magnesu będzie odpychał północny biegun kompasu lub innego magnesu sztabkowego, podczas gdy jego południowy biegun będzie przyciągał północny biegun kompasu lub innego magnesu sztabkowego.

Najprostszy generator składa się tylko z cewki drutu i magnesu sztabkowego. Kiedy przesuwamy magnes przez środek cewki, w drucie wytwarza się prąd elektryczny. Prąd płynie w jednym kierunku, gdy magnes jest wsuwany, i w drugim kierunku, gdy magnes jest wyjmowany. Innymi słowy, wytwarzany jest prąd zmienny. Jeśli trzymasz magnes w cewce zupełnie nieruchomo, nie wytwarza się żaden prąd. Innym sposobem wytwarzania prądu jest obracanie magnesu wewnątrz cewki lub obracanie cewki wokół magnesu.

Ta metoda generowania prądu, zwana indukcją, została odkryta przez Michaela Faradaya w 1831 roku. Stwierdził on, że im silniejsze są magnesy, im więcej zwojów drutu w cewce i im szybszy jest ruch magnesu lub cewki, tym większe jest wytwarzane napięcie. Faraday zauważył również, że cewka jest bardziej wydajna, jeśli jest owinięta wokół metalowego rdzenia, ponieważ pomaga to skoncentrować pole magnetyczne.

Napięcie i prąd

Co oznaczają terminy elektryczne: napięcie (mierzone w woltach) i natężenie (mierzone w amperach, często skracane do amperów)? Wyobraźmy sobie, że prąd elektryczny płynący w przewodzie jest jak samochody jadące po autostradzie. Autostrada to przewód, a napięcie to prędkość, z jaką poruszają się samochody. Prąd odpowiada liczbie samochodów przejeżdżających przez dany punkt w każdej sekundzie.

Gdy prąd płynie przez przewód, energia elektryczna jest przekształcana w inne formy energii, takie jak ciepło w elemencie grzejnym, światło z żarnika żarówki lub dźwięk z głośnika. Prąd elektryczny może być również wykorzystany do wytworzenia energii mechanicznej, co ma miejsce w silniku elektrycznym. Silnik jest więc tylko generatorem działającym w odwrotnym kierunku.

Wykonanie własnego generatora

Co będziesz potrzebował

• tektura
• Gwóźdź żelazny o długości 15cm i średnicy 6mm z dużym łbem
• Śruba o długości 8-10cm i średnicy 6mm oraz nakrętka
• 25m emaliowanego drutu miedzianego (30 swg lub ok. 0,3mm średnicy)*
• Magnes do przycisku zaćmienia E825 (z otworem do mocowania)*
• 6V, 0.06A żarówka latarki i oprawka żarówki*
• rolka taśmy izolacyjnej*
• wiertarka ręczna

* Dostępne w marketach budowlanych lub sklepach elektronicznych.

prosty generator

Co zrobić

Twój generator będzie się składał z cewki trzymanej blisko wirującego magnesu.

1. Wyciąć dwa kartonowe krążki o średnicy około 3cm i zrobić 4-5mm otwór w środku każdego z nich. Włóż gwóźdź w otwór i wepchnij jeden krążek aż do jego główki. Przykryj następne 2-3cm powierzchni gwoździa kilkoma warstwami taśmy izolacyjnej.
2. Przesuń drugi krążek aż do oparcia się o taśmę, a następnie nawiń więcej taśmy po jego drugiej stronie, aby przymocować go w miejscu tak, aby tekturowe krążki były oddalone od siebie o nie więcej niż 2-3cm. Odwiń około 30 cm drutu ze szpuli, aby utworzyć przewód z cewki, a następnie zacznij nawijać pozostały drut wokół taśmy izolacyjnej pomiędzy dwoma kartonowymi krążkami. Aby być na bieżąco, można zaznaczać na kartce papieru każde 100 obrotów. Liczba obrotów nie jest krytyczna, ale im więcej tym lepiej; 1 500 powinno wystarczyć.
3. Po pokryciu gwoździa pojedynczą warstwą skrętów, kontynuuj budowanie warstw jedna na drugiej. Nie musisz wykonywać szczególnie starannej pracy.
4. Po około 1 500 obrotach, pozostaw około 30 cm drutu wolnego na drugim końcu, a następnie przykryj uzwojenia taśmą izolacyjną. Usuń około cm izolacji z dwóch końcowych drutów, zeskrobując emalię i podłącz je do oprawki żarówki. Zamontuj żarówkę w oprawce.
5. Przełóż śrubę przez otwór wywiercony w podstawie magnesu i zamocuj ją, dokręcając nakrętkę. Zamocuj śrubę w uchwycie wiertarki ręcznej. Następnie zamocuj ostry koniec gwoździa w imadle (lub między dwoma ciężkimi książkami) tak, aby był w pozycji poziomej. Zbliż magnes na odległość ok. 1 mm od główki gwoździa, która powinna być nieco przesunięta względem środka obracającego się magnesu. Upewnij się, że szczelina między magnesem a główką gwoździa jest jak najmniejsza, ale nie tak blisko, aby się stykały. Wskazówką jest oparcie ręki trzymającej nieruchomą część wiertarki na blacie stołu, aby była ona jak najbardziej stabilna.

   Obróć uchwyt wiertarki tak szybko, jak potrafisz, a żarówka powinna się zaświecić. Wytwarzanie prądu naprawdę jest tak proste!

Generatory w rowerach i samochodach

Samochody potrzebują zasilania prądem stałym, aby uruchomić zapłon, światła, wycieraczki, itp. Prąd ten jest wytwarzany przez alternator, który jest mechanicznie sprzężony z silnikiem. Urządzenie zwane prostownikiem służy do przekształcania prądu zmiennego na prąd stały. Regulator musi być również zamontowany w celu kontroli prądu, tak aby napięcie wyjściowe alternatora nadal odpowiadało napięciu akumulatora pojazdu, gdy zmienia się prędkość obrotowa silnika.

Dynamo w rowerze, które wytwarza energię elektryczną podczas jazdy na rowerze, jest kolejnym przykładem generatora. Jego podstawowa konstrukcja jest taka sama jak opisanego powyżej generatora domowej roboty.

Dynamo rowerowe