- 필요한 재료 :
- 전자석은 어떻게 작동합니까?
- 전기 발전기 프로젝트 설정 :
- Fidget Spinner를 사용하여 LED를 켜서 전기 생성 :
- Spinner에 의해 생성 된 플럭스 추정 :
전기 발전기는 우리가 우리의 행성에 대한 전기를 제공하기 위해 우리의 모든 발전소에이 기계를 사용하고 있기 때문에 1832 년 마이클 패러데이에 의해 발견 된 그 전기 기계 매우 일반적이고 유용하다. 이 프로젝트에서 우리는 발전기 의 개념을 이해하기 위해 전자석과 피젯 스피너 를 사용하는 간단한 발전기를 만들 것 입니다.
시작하기 전에 발전기에 대해 아는 것이 중요합니다. 그들은 전기를 생산하지 않습니다. 네, 잘 들었습니다! 사실, 전기는 결코 생산 될 수 없습니다. 보존 법칙에 따르면 에너지는 한 주에서 다른 주로 만 이전 될 수 있습니다. 따라서 발전기에서 회전자는 터빈이나 엔진의 기계적 결합을 사용하여 회전하고이 기계적 회전은 고정자에서 전기 에너지로 변환됩니다. 우리는 똑같이 할 것입니다. 피젯 스피너를 로터로 사용하고 전자석을 고정자로 사용 하여 LED를 발광 할만큼 작은 전기를 생산 합니다. 흥미 롭죠? 시작하자…
필요한 재료:
- 피젯 스피너
- 전자석
- 네오디뮴 자석
전자석은 어떻게 작동합니까?
이 Fidget Spinner Electricity Generator 프로젝트를 진행하기 전에 전자석을 사용하고 있기 때문에 작동 방식을 이해할 수 있습니다. 우리 프로젝트에서 사용하는 전자석은 12V 0.25A입니다 (더 많은 기술 사양은 나중에 설명합니다). 따라서 분명히 12V를 공급하면 약 0.25A를 소비 하고 주변 영역의 금속 조각을 끌어 당기는 자기장 (B) 을 생성합니다. 이 자기장은 전자석 내부에있는 코일을 통해 전류가 흐르기 때문에 생성되며 패러데이의 유도 법칙에 따라 알 수 있습니다 .모든 전류 전달 도체는 주변에 자기장을 생성합니다. 이 자기장은 코일 배열로 인해 특정 지점에 집중되어 금속을 끌어 당길 수 있습니다. 그러나 이것은 우리가 여기서 작동하기를 원하는 방식이 아닙니다.
동일한 패러데이 법칙을 염두에두고 전자석 근처에 다양한 자기장을 생성하여 전류를 생성하여 발전기 역할을 할 수 있어야합니다. 따라서이 다양한 자기장을 생성하기 위해 피젯 스피너가있는 네오디뮴 자석을 사용합니다.
전기 발전기 프로젝트 설정:
이에 대한 설정은 비교적 간단합니다. 네오디뮴 자석을 피젯 스피너 (아래 그림 참조) 위에 놓고 전자석 바로 위에 놓기 만하면 됩니다.
네오디뮴 자석은 매우 강력하며 자유로운 손으로 회전하는 경우 전자석에 끌 리려고합니다. 따라서 둘 다 그대로 유지하기 위해 약간의 배열을 사용하십시오. 아래 그림과 같이 너트와 볼트 배열을 사용했습니다. 완료되면 LED를 전자석의 출력 단자 (극성 없음)에 연결하면 회전 할 준비가 된 것입니다.
Fidget Spinner를 사용하여 LED를 켜서 전기 생성:
우리의 미니 발전기 는 작동 할 준비가되어 있습니다. 손으로 피젯 스피너를 돌리기 만하면 LED가 켜집니다. 이 페이지 끝에 있는 비디오 프레젠테이션 에서도 동일한 내용을 찾을 수 있습니다. 더 빨리 회전할수록 더 밝게 빛납니다. 시간을 보내고 결과물을 즐기십시오. 나중에 여기서 무슨 일이 일어나고 있는지 분석해 보겠습니다.
자, 이제 기술을 이해하기 위해 몇 가지 사항을 분석해 봅시다. 스피너를 회전하는 방향이나 LED를 연결하는 극성에 상관없이 LED가 빛납니다. 이것은 LED가 실제로 AC 전압에서 빛나기 때문 입니다. 뭐….?????
예, DC 전압을 생성 할 수있는 발전기는 없습니다. 전압이 발전기에서 생성되면 기본 전압은 AC가됩니다. DC 발전기에서도 고정자에서 생성되는 즉각적인 전압은 AC이며 나중에 정류자 라는 배열을 사용하여 기계적으로 DC로 변환됩니다.
Spinner에 의해 생성 된 플럭스 추정:
지금까지 잘 했으니 지금까지 이해하기위한 쿠키를 스스로에게 줄 수 있습니다. 그러나 몇 가지 공식을 사용하여 몇 가지 더 알아 내도록합시다.
여기에 사용 된 전자석은 모델 번호 ZYE1-P20 / 16이며 데이터 시트에 다음 사양이 언급되어 있습니다. (더 많은 것이 있으며 필요한 것만 나열했습니다)
전압: 12V
현재: 0.25A
유지력: 2.5kg / cm 2 또는 25N
중심 직경: 8mm
내부 코일의 회전 수를 찾기 위해 공식을 사용합시다
F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)
어디, F = 뉴턴의 유지력
N = 우리가 찾고자하는 턴 수
I = 전자석을 통해 흐르는 전류 (암페어)
µ0 = 자기 상수, 4π × 10 -7
a = m 2 의 매력 영역
g = 전자석과 금속 사이의 간격 (미터)
이것에서 우리는 데이터 시트의 힘이 25N이고 전류는 0.25A이며 인력 면적 은 0.125m 2 를 제공 하는 πr 2 (여기서 r은 8mm)를 사용하여 계산됩니다. 마지막으로, 간격은 cm 당 25N이 주어지기 때문에 0.01m입니다.
위의 값을 사용하여 전자석의 회전 수는 대략 715 회전으로 계산됩니다. 이제 전자석의 회전 수를 알았 으므로이 정보를 사용 하여 스피너가 자석과 함께 회전 할 때 생성되는 자기 동력 (mmf) 을 찾을 수 있습니다.
MMF = 나 × N
여기서 I는 전류이고 N은 턴 수입니다.
LED를 통해 흐르는 전류는 대략 20mA가 될 수 있습니다.
MMF = 0.02 * 715 = 14.3에서
이 MMF 값은 실제 발전기에 비해 매우 작지만 자석이있는 피젯 스피너의 경우 이것이 얻을 수있는 전부입니다. 또한 이러한 계산은 근거를 이해하기 위해 수행했으며 분석에 사용하기위한 것이 아닙니다.
프로젝트를 즐겁게 이해하고 유용한 것을 배웠기를 바랍니다. 의심스러운 점이 있으면 의견 섹션이나 포럼을 사용하여 해결하십시오.