Fidget spinner generatore di elettricità

Un generatore elettrico è una macchina elettrica molto comune e utile che è stata scoperta da Michael Faraday nel 1832. Da allora abbiamo utilizzato queste macchine in tutte le nostre centrali elettriche per fornire elettricità al nostro pianeta. In questo progetto, costruiremo un semplice generatore utilizzando un elettromagnete e uno spinner fidget per comprendere il concetto di generatore.

Prima di iniziare è importante conoscere i generatori. Non producono elettricità. Sì, hai sentito bene! Infatti, l'elettricità non può mai essere prodotta; secondo la legge di conservazione, l'energia può essere trasferita solo da uno stato all'altro. Quindi in un generatore, il rotore viene ruotato utilizzando qualsiasi accoppiamento meccanico di una turbina o di un motore e questa rotazione meccanica viene convertita in energia elettrica nello statore. Faremo lo stesso, useremo il fidget spinner come rotore e un elettromagnete come statore per produrre elettricità che è abbastanza piccola da illuminare un LED. Sembra interessante, vero? Iniziamo…

Materiali richiesti:

1. Fidget Spinner
2. Elettromagnete
3. Magneti al neodimio

Come funziona un elettromagnete?

Prima di procedere con questo progetto Fidget Spinner Electricity Generator, visto che stiamo utilizzando un elettromagnete capiamo come funziona. Quello che stiamo usando nel nostro progetto è un elettromagnete da 12V 0.25A (più specifiche tecniche saranno discusse più avanti). Quindi ovviamente, se forniamo un 12V, consumerà circa 0,25 A e produrrà un campo magnetico (B) che attirerà qualsiasi pezzo di metallo nell'area circostante. Questo campo magnetico viene prodotto perché la corrente scorre attraverso la bobina che si trova all'interno dell'elettromagnete e come sappiamo secondo la legge di induzione di Faraday,tutti i conduttori che trasportano corrente producono un campo magnetico attorno a loro. Questo campo magnetico è concentrato in un punto particolare a causa della disposizione della bobina e quindi è in grado di attrarre il metallo. Ma non è così che vogliamo che funzioni qui.

Tenendo presente la stessa legge di Faradays, dovremmo essere in grado di generare corrente anche creando un campo magnetico variabile vicino all'elettromagnete in modo che agisca da generatore. Quindi per creare questo campo magnetico variabile useremo magneti al neodimio con uno spinner fidget.

Allestimento progetto generatore di elettricità:

La configurazione per questo è relativamente semplice, devi solo posizionare i magneti al neodimio sullo spinner di fidget (come mostrato di seguito) e posizionarlo direttamente sopra l'elettromagnete.

I magneti al neodimio sono molto potenti e cercheranno di essere attratti dall'elettromagnete se lo fai ruotare con la mano libera. Quindi usa una disposizione per mantenerli intatti. Ho usato un dado e un bullone per lo stesso come mostrato nell'immagine qui sotto. Fatto ciò, collega un LED al terminale di uscita dell'elettromagnete (nessuna polarità) e sei pronto per un giro.

Generazione di elettricità utilizzando Fidget Spinner per illuminare un LED:

Il nostro mini generatore è pronto per l'azione. Basta girare il fidget spinner con la mano e dovresti notare che il LED si accende. Lo stesso si può trovare anche nel video di presentazione alla fine di questa pagina. Più velocemente giri, più luminoso risplende. Passa un po 'di tempo e goditi il ​​tuo output, poi analizziamo cosa sta succedendo qui.

Va bene, ora per ottenere informazioni tecniche, analizziamo alcune cose. Avresti dovuto notare che il LED si illumina non importa in quale direzione ruoti lo spinner o in quale polarità colleghi il LED. Questo perché qui il LED si illumina in realtà in tensione alternata. Che cosa….?????

Sì, nessun generatore è mai in grado di produrre tensione CC. Quando la tensione viene prodotta in un generatore, la sua tensione predefinita sarà AC. Anche nei generatori DC, la tensione immediata prodotta dallo statore è AC e successivamente viene convertita meccanicamente in DC utilizzando una disposizione chiamata commutatore.

Stima del flusso prodotto da Spinner:

Fin qui tutto bene, puoi andare avanti e darti un biscotto per capire le cose finora. Ma proviamo a capire qualche altra cosa usando alcune formule.

L'elettromagnete qui utilizzato ha il numero di modello ZYE1-P20 / 16 che ha le seguenti specifiche menzionate nella sua scheda tecnica. (Ce ne sono di più, ho elencato solo quelli obbligatori)

Voltaggio: 12V

Corrente: 0,25 A.

Forza di tenuta: 2,5 kg / cm ² o ^{25 N.}

Diametro centrale: 8 mm

Per trovare il numero di giri della bobina all'interno, usiamo le formule

F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)

Dove, F = forza di tenuta in Newton

N = Numero di giri, che intendiamo trovare

I = Corrente che scorre attraverso l'elettromagnete in Ampere

µ0 = costante magnetica, che è 4π × 10 ^-7

a = Area di attrazione in m ²

g = distanza tra l'elettromagnete e il metallo in metri

In questi sappiamo la forza dal foglio dati che è 25 N, la corrente è 0,25 A e l'area di attrazione viene calcolata utilizzando πr ² (dove r è 8 mm) che fornisce 0,125 m ². Infine, lo spazio è di 0,01 m poiché il 25N è dato per ogni cm di distanza.

Utilizzando il valore di cui sopra, il numero di giri del nostro elettromagnete è calcolato in circa 715 giri. Ora che conosciamo il numero di giri del nostro elettromagnete, possiamo usare questa informazione per trovare la forza magnetomotrice (mmf) prodotta dallo spinner quando ruota con i magneti.

MMF = I × N

Dove, I è la corrente e N è il numero di giri.

La corrente che scorre attraverso il LED potrebbe essere approssimativa di 20mA.

MMF = 0,02 * 715 = 14,3 At

Questo valore di MMF è molto piccolo rispetto a quello dei generatori reali, ma per uno spinner fidget con magneti, questo è tutto ciò che potremmo ottenere. Inoltre, tieni presente che questi calcoli sono stati eseguiti solo per comprendere le basi e non sono destinati ad essere utilizzati per l'analisi.

Spero che tu abbia capito che il progetto è piaciuto e hai imparato qualcosa di utile da esso. In caso di dubbi, utilizzare la sezione commenti o i forum per risolverli.