О наличии невидимой силы, приводящей определенные предметы в движение, догадывались еще древние греки. Однако настоящий рассвет этой темы приходится лишь на период индустриализации 19 века. Именно тогда знаменитый ученый Майкл Фарадей открывает явление электромагнитной индукции, объясняющей возникновение электрического тока в среде магнитного поля при движении проводника в нем. Эту теорию мы сегодня предлагаем вам проверить опытным путем.
Суть эксперимента – изготовление электромеханического преобразователя на основе двигателя постоянного тока, который будет вращать магниты, находящиеся в рамке катушки индуктивности. В результате возбуждения магнитных полей и появления электромагнитной ЭДС на выходе получим электрический ток. Интересен опыт еще и тем, что полученные значения напряжения будут больше чем затрачиваемые на работу движка. Но обо всем по порядку.
Материалы – Инструменты
- Двигатель постоянного тока на 3 В;
- Неодимовые магниты квадратные 10х8 мм;
- Стальной стержень сечением 2-3 мм;
- Медная проволока в лакированной изоляции;
- Отрезки пластика;
- Аккумулятор на 3,7 В;
- Медная проводка, термоусадка;
- Суперклей.
Из инструментов для работы нам пригодится: паяльник с припоем, зажигалка, нож, плоскогубцы с пассатижами. Тестер понадобится для тех, кто захочет измерить выходное напряжение на преобразователе.
Собираем электромеханический преобразователь напряжения
Из стального стержня делаем две небольших рамки статора. Плоскогубцами сгибаем контур, лишнее отрезаем. Концы катушек тоже должны быть загнутыми (фото).
Соединяем рамки на суперклей, и надеваем на середину термоусадку. Зажигалкой прогреваем ее, и таким образом получаем изолированный сердечник катушки.
Для обмотки используем тонкий медный провод в лакированной изоляции. Его необходимо намотать на зону изолятора. Количество витков – 600.
По завершению обмотки оставляем два конца катушки – начальный и конечный. Снимаем изоляцию, обжигая ее обычной зажигалкой. Это будет статор.
На вал двигателя садим на суперклей пару направляющих из кусочков пластика для неодимовых магнитов. Располагаем их на противоположных сторонах вала, чтобы увеличить площадь соприкосновения с магнитами.
На суперклей крепим неодимовые магниты к валу. Учтите, что соединиться они могут только при условии разнополярности. Это будет ротор нашего преобразователя.
Две полоски тонкого пластика нарезаем в размер движка и рамки. Их можно слегка изогнуть, прогрев середину зажигалкой.
Приклеиваем полоски к корпусу движка. Следом закрепляем и рамку статора таким образом, чтобы разомкнутые ее концы, не касаясь магнитов, были размещены по центру ротора.
Наш простейший микропреобразователь готов. Остается подключить двигатель, пропаяв его концы контактами, и дополнить всю схему элементом питания. В качестве питающего аккумулятора подойдет обычный литиевый от ноутбука на 3,7 В.
Замеры тестером показывают выходное напряжение, на порядок превышающее входящее, а значит такая схема вполне рабочая.
Заключение
Справедливости ради стоит отметить, что электромеханические преобразователи отошли в прошлое с появлением электронных микросхем и транзисторов. Сегодня можно приобрести готовые модули повышения напряжения, которые позволяют получить высокие показатели около 50 В от обычного аккумулятора на 3,2 -3,7 В. Они бесшумны, компактны и рациональны, ведь при помощи их можно питать устройства на 12 и 24 В, такие, как кулеры и шаговые двигатели всего лишь от одной батарейки!
