В этой статье я расскажу, как сделать модель генератора переменного тока из подручных материалов. Актуальность работы: Я считаю свою работу актуальной, так как она учит применять законы физики на практике. Значимость и прикладная ценность полученных результатов заключается в том, что модель генератора можно использовать на уроках физики при изучении явлений электромагнитной индукции.
Для изготовления генератора потребуется: Материалы: толстая фанера, оцинкованное железо, шпилька, шурупы, неодимовые магниты, гайки, катушки из медной проволоки, клей. Инструменты: плоскогубцы, пилка по металлу, шуруповёрт, лобзик, карандаш, ножницы по металлу.
Изготовление модели
Сначала я вырезал из фанеры пилой‑ножовкой основание,
и поставил на него 6 катушек по кругу при помощи шуруповерта и саморезов. Далее я соединил катушки последовательно и вывел два конца.
Далее я просверлил в нем отверстие в центре 8 мм. Отрезал небольшой кусок оцинкованного железа, и прикрутил его к отверстию. Таким образом, я сделал донышко для оси ротора. Затем я вырезал из фанеры круг, диаметром 10 см и привернул саморезами два неодимовых магнита, взятых из старых жестких дисков, а еще два магнита приклеил на секундный клей так, чтобы полярность чередовалась.
Потом просверлил в нём отверстие шуруповёртом. Получился диск ротора.
Далее я ножницами по металлу вырезал две полоски из оцинкованного железа, длиной 35 см и согнул их пассатижами в соответствующих местах. По центру я просверлил восьмимиллиметровое отверстие. Крестовина защищает ротор от большого числа оборотов и обеспечивает целостность конструкции.
В качестве оси я выбрал кусок шпильки, длиной около 16,5 см и диаметром 6 мм, отпиленный пилкой по металлу. Затем я собрал генератор: посадил диск ротора на ось и закрепил с помощью гаек, шайбочек, клея, установил ось под прямым углом к основанию, и к основанию на саморезы присоединил крестовину, предварительно просверлив в ней соответствующие отверстия.
Проверка работы генератора на практике
Проверяю действие генератора, подсоединив к нему светодиод. Ось ротора приводится во вращательное движение при помощи шуруповёрта (максимальное число оборотов - 1250 об/мин), светодиодная лампочка горит.
Непосредственное измерение мультиметром показывает I=42мА и U=5 В.
Это действующие (средние) значения силы тока и напряжения. Максимальное значение силы тока— 60 мА, а максимальное значение напряжения - 7 В. Так как у шуруповерта P=24 Вт, то КПД около 3%. Причём данный ток является переменным, чтобы убедится в этом, использовал датчик напряжения. Вместо светодиода присоединил к модели генератора датчик. С помощью датчика напряжения и устройства LabQuest получили график зависимости напряжения от времени.
Проанализировав график, пришел к выводу, что ток меняет свое значение не только по модулю, но и по направлению. По графику видны небольшие изменения амплитуды напряжения и периода колебаний. Это можно объяснить тем, что число обор��тов шуруповерта менялось в зависимости от нажима. Работу созданной модели генератора переменного тока можно посмотреть на видео по ссылке.
Вся конструкция предназначена для демонстрации получения переменного тока с помощью движения постоянных магнитов относительно катушек. При создании модели генератора, опирался на опыт: получение индукционного тока при движении. Совершенствовал свои навыки работы различными инструментами (от плоскогубцев до шуруповёрта), творческие навыки.
Модель можно усовершенствовать: добавить самодельный редуктор с большим передаточным числом, чтобы можно было вращать вручную.
