アン発電機は、その後、私たちは私たちの惑星のために電気を供給するために、すべての私たちの発電所で、これらのマシンを使用しているので、1832年にマイケル・ファラデーによって発見された非常に一般的で有用な電気機械です。このプロジェクトでは、電磁石とハンドスピナーを使用して、発電機の概念を理解するための簡単な発電機を構築します。
始める前に、ジェネレータについて知っておくことが重要です。彼らは電気を生成しません。はい、あなたはそれを正しく聞きました！実際、電気を生み出すことはできません。保存の法則によれば、エネルギーはある州から別の州にのみ移動できます。したがって、発電機では、タービンまたはエンジンからの機械的結合を使用してローターが回転し、この機械的回転がステーターで電気エネルギーに変換されます。同じことを行います。ローターとしてハンドスピナーを使用し、ステーターとして電磁石を使用して、LEDを点灯させるのに十分小さい電気を生成します。面白そうですね。始めましょう…
必要な材料：
- フィジェットスピナー
- 電磁石
- ネオジム磁石
電磁石はどのように機能しますか？
このFidgetSpinner Electricity Generatorプロジェクトに進む前に、電磁石を使用しているので、それがどのように機能するかを理解しましょう。私たちのプロジェクトで使用しているのは、12V 0.25A（より技術的な仕様については後で説明します）電磁石です。したがって、明らかに、12Vを供給すると、約0.25Aを消費し、磁場（B）を生成して、周囲の金属片を引き付けます。この磁場は、電流が電磁石の内側にあるコイルを通って流れるために生成され、ファラデーの誘導の法則に従って、すべての通電導体は、それらの周りに磁場を生成します。この磁場はコイルの配置により特定の点に集中するため、金属を引き付けることができます。しかし、これは私たちがここで機能させたい方法ではありません。
同じファラデーの法則を念頭に置いて、電磁石の近くに変化する磁場を生成して発電機として機能させることにより、電流を生成することもできるはずです。したがって、この変化する磁場を作成するために、フィジェットスピナーを備えたネオジム磁石を使用します。
発電機プロジェクトのセットアップ：
この設定は比較的簡単です。ネオジム磁石をフィジェットスピナーの上に配置し（以下に示すように）、電磁石の上に直接配置するだけです。
ネオジム磁石は非常に強力で、フリーハンドで回転させると電磁石に引き付けられます。したがって、それらの両方を無傷に保つためにいくつかの配置を使用してください。下の写真のようにナットとボルトの配置を使用しました。それが完了したら、LEDを電磁石の出力端子（極性なし）に接続すると、スピンの準備が整います。
フィジェットスピナーを使用してLEDを点灯させることで発電する：
私たちのミニジェネレーターはすぐに使用できます。ハンドスピナーを手で回すだけで、LEDが光るのに気付くはずです。このページの最後にあるビデオプレゼンテーションでも同じことがわかります。速く回転させると、明るく輝きます。時間をかけて出力を楽しんでください。後で、ここで何が起こっているのかを分析しましょう。
さて、技術を習得するために、いくつかのことを分析しましょう。スピナーを回転させる方向やLEDを接続する極性に関係なく、LEDが点灯することに気付いたはずです。これは、ここではLEDが実際にAC電圧で点灯するためです。何….？？？？？
はい、DC電圧を生成できる発電機はありません。発電機で電圧が生成されると、デフォルトの電圧はACになります。DC発電機でも、固定子から生成される即時電圧はACであり、その後、整流子と呼ばれる配置を使用して機械的にDCに変換されます。
スピナーによって生成されるフラックスの推定：
これまでのところ、これまでのところ、先に進んで、これまでのことを理解するためのCookieを自分に与えることができます。しかし、いくつかの式を使用して、さらにいくつかのことを理解してみましょう。
ここで使用した電磁石は型番ZYE1-P20 / 16で、データシートに以下の仕様が記載されています。（もっとあります、私は必要なものだけをリストしました）
電圧：12V
電流：0.25A
保持力：2.5キロ/センチ2または25N
中心径：8mm
内部のコイルの巻き数を見つけるために、式を使用しましょう
F =（（NI）2×µ0×a）/（2×g2）
どこ、
F =ニュートンでの保持力
N =私たちが見つけようとしているターン数
I =電磁石を流れる電流（アンペア）
µ0 =磁気定数、つまり4π× 10-7
Mにおけるアトラクションの=エリア2
g =電磁石と金属の間のギャップ（メートル単位）
これらの中で、我々は25Nであり、データシートからの力を知って、電流は0.25Aであり、魅力の面積はπR用いて算出される2 0.125メートルが得られる（Rは8ミリメートルである）2。最後に、25Nが1cmの距離に対して与えられているので、ギャップは0.01mです。
上記の値を使用して、電磁石の巻数はおよそ715巻と計算されます。電磁石の回転数がわかったので、この情報を使用して、スピナーが磁石と一緒に回転するときに発生する起磁力（mmf）を見つけることができます。
MMF = I×N
ここで、Iは電流、Nは巻数です。
LEDを流れる電流は約20mAになります。
MMF = 0.02 * 715 = 14.3 At
MMFのこの値は、実際のジェネレーターと比較して非常に小さいですが、磁石を備えたハンドスピナーの場合、これが私たちが得ることができるすべてです。また、これらの計算は基礎を理解するためだけに実行したものであり、分析に使用することを意図したものではないことに注意してください。
プロジェクトを楽しんで、そこから何か役立つことを学んだことを理解していただければ幸いです。疑問がある場合は、コメントセクションまたはフォーラムを使用して解決してください。