ساخت ژنراتور برق ساده

ژنراتور به سادگی دستگاهی است که انرژی مکانیکی (خود از زغال سنگ ، نفت ، گاز طبیعی ، باد ، آب ، واکنش های هسته ای یا سایر منابع) را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. در اینجا ما نحوه استفاده از مواد در دسترس را برای ایجاد یک ژنراتور ساده شرح می دهیم. اگرچه فقط می تواند یک لامپ مشعل کوچک را روشن کند ، اما بر اساس اصول اولیه مشابه ژنراتورهای نیروگاهی که برق داخلی را تأمین می کنند ، کار می کند.

نحوه عملکرد ژنراتور

جریان الکتریکی  که از طریق سیم عبور می کند ، یک میدان مغناطیسی سه بعدی در اطراف سیم ایجاد می کند ، شبیه به یک آهنربای میله ای. آهنرباها همچنین توسط میدان سه بعدی مشابهی احاطه شده اند. اگر براده های آهنی را روی یک ورق کاغذی که روی آهنربا قرار گرفته است بپاشید ، می توان آن را در دو بعد مشاهده کرد. براده ها خود را در امتداد خطوط  مغناطیسی احاطه کرده اند.

نمایش دو بعدی میدان مغناطیسی در اطراف آهنربای میله ای. فلش ها جهت خطوط نیروی مغناطیسی را نشان می دهند. N (شمال) و S (جنوب) قطب های آهن ربا را نشان می دهند ، جایی که خطوط نیرو در آن متمرکز شده اند. قطب شمال آهن ربا قطب شمال یک قطب نما یا یک آهنربای میله ای دیگر را دفع می کند ، در حالی که قطب جنوبی آن قطب شمال یک قطب نما یا یک آهنربا میله ای دیگر را جذب می کند.

ساده ترین ژنراتور فقط شامل یک سیم پیچ و یک آهنربای میله ای است. وقتی آهنربا را از وسط سیم پیچ فشار می دهید ، جریان الکتریکی در سیم ایجاد می شود. با هل دادن آهنربا به داخل ، در یک جهت جریان می یابد و با حذف آهنربا در جهت دیگر جریان می یابد. به عبارت دیگر ، یک جریان متناوب تولید می شود. اگر آهن ربا را کاملاً در داخل سیم پیچ نگه دارید ، اصلاً جریانی ایجاد نمی شود. روش دیگر تولید جریان این است که آهنربا در داخل سیم پیچ بچرخد ، یا اینکه سیم پیچ به دور آهنربا بچرخد.

این روش تولید برق که القایی نامیده می شود ، توسط مایکل فارادی در سال 1831 کشف شد. او دریافت که هرچه آهنربا قوی تر باشد ، سیم در سیم پیچ بیشتر می شود و هرچه حرکت آهنربا یا سیم پیچ سریعتر باشد ، ولتاژ بیشتر می شود. فارادی همچنین مشاهده کرد که اگر سیم پیچ در اطراف یک هسته فلزی پیچیده شود ، کارآمدتر است ، زیرا این امر به تمرکز میدان مغناطیسی کمک می کند.

ولتاژ و جریان

اصطلاحات الکتریکی ولتاژ (اندازه گیری شده بر حسب ولت) و جریان (اندازه گیری شده در آمپر ، که اغلب به آمپر کوتاه می شود) به چه معناست؟ تصور کنید جریان الکتریکی که در یک سیم رسانا جریان دارد شبیه اتومبیل هایی باشد که در طول یک بزرگراه حرکت می کنند. بزرگراه سیم و ولتاژ سرعتی است که خودروها در آن حرکت می کنند. جریان مطابق با تعداد اتومبیل هایی است که در هر ثانیه از یک نقطه مشخص عبور می کنند.

هنگامی که جریانی از سیم عبور می کند ، انرژی الکتریکی به اشکال دیگری از انرژی تبدیل می شود ، مانند گرما در یک عنصر گرمایش ، نور از رشته لامپ یا صدا از بلندگو. جریان الکتریکی همچنین می تواند برای تولید انرژی مکانیکی ایجاد شود ، چیزی که در یک موتور الکتریکی اتفاق می افتد. بنابراین یک موتور فقط یک ژنراتور است که به صورت معکوس کار می کند.

وسایل مورد نیاز جهت ساخت ژنراتور:

– مقوا

– میخ آهنی به طول 15 سانتی متر با قطر 6 میلی متر و سر بزرگ

– پیچ 8 تا 10 سانتی متری با قطر 6 میلی متر و مهره

– سیم مسی لعابی 25 متری (30 سانتیمتر یا قطر تقریبی 0.3 میلی متر)*

– آهنربای دکمه گرفتگی E825 (با سوراخ ثابت)*

– لامپ مشعل 6 ولت ، 0.06 آمپر و نگهدارنده لامپ*

– یک رول نوار عایق*

– مته دستی

چه باید کرد

– ژنراتور شما شامل یک سیم پیچ است که در نزدیکی یک آهنربای چرخان قرار دارد.

– دو دیسک مقوایی با قطر تقریبی 3 سانتی متر برش دهید و در وسط هر کدام یک سوراخ 4-5 میلی متری ایجاد کنید. میخ را در سوراخ فرو کرده و یک دیسک را تا سر آن فشار دهید. 2 تا 3 سانتی متر بعدی سطح میخ را با چند لایه نوار عایق بپوشانید.

– روی دیسک دیگر بکشید تا به نوار بچسبد ، و سپس نوار بیشتری را در طرف دیگر آن بپیچید تا در موقعیت خود ثابت شود به طوری که دیسک های مقوایی بیش از 2-3 سانتی متر از هم فاصله نداشته باشند. سیم 30 سانتی متری را از قرقره باز کنید تا از سیم پیچ سربی ایجاد شود و سیم باقی مانده را در اطراف نوار عایق بین دو دیسک مقوایی بپیچید. برای پیگیری ، ممکن است به ایجاد علامت تیک روی یک تکه کاغذ بعد از هر 100 دور کمک کند. تعداد دورها مهم نیست ، اما هرچه بیشتر بهتر است.

– پس از پوشاندن میخ با یک لایه چرخشی ، ساخت لایه ها را روی هم ادامه دهید. نیازی نیست کار خاصی انجام دهید.

– پس از حدود 500 دور ، حدود 30 سانتی متر سیم را در انتهای دیگر آزاد بگذارید و سپس سیم پیچ ها را با نوار عایق بپوشانید. یک سانتیمتر عایق را از دو سیم انتهایی با تراشیدن مینای دندان بردارید و آنها را به نگهدارنده لامپ وصل کنید. لامپ را در نگهدارنده قرار دهید.

– پیچ را از سوراخ حفر شده در پایه آهنربا عبور دهید و با سفت کردن مهره آن را محکم کنید. پیچ را در قسمت مته دستی متصل کنید. سپس ، انتهای تیز میخ را در یک نایب (یا بین دو کتاب سنگین) به طوری که افقی باشد ، ثابت کنید. آهنربا را در حدود 1 میلی متر از سر میخ ببرید ، که باید کمی از وسط آهنربای چرخان فاصله داشته باشد. اطمینان حاصل کنید که فاصله بین آهن ربا و سر میخ تا حد ممکن کوچک است ، اما نه آنقدر نزدیک که آنها را لمس کنند. نکته اینجاست که دست ثابت قسمت مته را روی میز بگذارید تا جایی که ممکن است ثابت بماند.

– تا جایی که می توانید دسته مته را بچرخانید و لامپ باید روشن شود. تولید برق واقعا به همین سادگی است!

ژنراتور در دوچرخه و اتومبیل

خودروها برای کارکردن احتراق ، چراغ ها ، برف پاک کن ها و غیره به منبع تغذیه مستقیم نیاز دارند. این وسیله توسط دینام که به صورت مکانیکی به موتور متصل می شود ، تولید می شود. از دستگاهی به نام یکسو کننده برای تبدیل خروجی جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده می شود. همچنین باید یک رگولاتور برای کنترل جریان نصب شود تا ولتاژ خروجی دینام همچنان با ولتاژ باتری خودرو مطابقت داشته باشد و دور موتور تغییر کند.

دینام روی دوچرخه که هنگام دوچرخه سواری برق تولید می کند ، مثال دیگری از ژنراتور است. طراحی اولیه آن دقیقاً مشابه ژنراتور خانگی است که در بالا توضیح داده شد.

منبع:برنیکا