Schon die alten Griechen vermuteten die Anwesenheit einer unsichtbaren Kraft, die bestimmte Objekte in Bewegung versetzt. Der eigentliche Aufschwung dieses Themas erfolgte jedoch erst in der Zeit der Industrialisierung des 19. Jahrhunderts. Damals entdeckte der berühmte Wissenschaftler Michael Faraday das Phänomen der elektromagnetischen Induktion, das das Auftreten von elektrischem Strom in einem Magnetfeld erklärt, wenn sich ein Leiter darin bewegt. Heute laden wir Sie ein, diese Theorie experimentell zu testen.
Der Kern des Experiments besteht in der Herstellung eines elektromechanischen Wandlers auf Basis eines Gleichstrommotors, der Magnete im Rahmen des Induktors dreht. Durch die Erregung von Magnetfeldern und das Auftreten elektromagnetischer EMK am Ausgang erhalten wir einen elektrischen Strom.Die Erfahrung ist auch deshalb interessant, weil die erhaltenen Spannungswerte höher sind als die, die für den Betrieb des Motors aufgewendet werden. Aber das Wichtigste zuerst.
Materialien – Werkzeuge
- 3V-Gleichstrommotor;
- Neodym-Quadratmagnete 10x8 mm;
- Stahlstab mit einem Querschnitt von 2-3 mm;
- Kupferdraht mit lackierter Isolierung;
- Stücke aus Kunststoff;
- 3,7-V-Batterie;
- Kupferkabel, Schrumpfschlauch;
- Sekundenkleber.
Die Werkzeuge, die wir für die Arbeit benötigen, sind: ein Lötkolben mit Lot, ein Feuerzeug, ein Messer und eine Zange mit Zange. Wer die Ausgangsspannung am Konverter messen möchte, benötigt einen Tester.
Zusammenbau eines elektromechanischen Spannungswandlers
Wir fertigen zwei kleine Statorrahmen aus einer Stahlstange. Biegen Sie den Umriss mit einer Zange und schneiden Sie den Überstand ab. Auch die Enden der Spulen sollten gebogen sein (Foto).
Wir verbinden die Rahmen mit Sekundenkleber und legen in der Mitte Schrumpfschlauch auf. Wir erwärmen es mit einem Feuerzeug und erhalten so einen isolierten Spulenkern.
Zum Wickeln verwenden wir dünnen Kupferdraht in lackierter Isolierung. Es muss um den Isolatorbereich gewickelt werden. Anzahl der Windungen – 600.
Nach Abschluss der Wicklung lassen wir zwei Enden der Spule übrig – das Anfangs- und das Endende. Wir entfernen die Isolierung, indem wir sie mit einem normalen Feuerzeug verbrennen. Dies wird der Stator sein.
Auf der Motorwelle befestigen wir mit Sekundenkleber ein Paar Führungen aus Kunststoffstücken für Neodym-Magnete. Wir platzieren sie auf gegenüberliegenden Seiten der Welle, um die Kontaktfläche mit den Magneten zu vergrößern.
Wir befestigen Neodym-Magnete mit Sekundenkleber am Schaft. Bitte beachten Sie, dass eine Verbindung nur bei unterschiedlicher Polarität möglich ist. Dies wird der Rotor unseres Konverters sein.
Wir schneiden zwei dünne Kunststoffstreifen auf die Größe von Motor und Rahmen zu. Sie können leicht gebogen werden, indem Sie die Mitte mit einem Feuerzeug erhitzen.
Kleben Sie die Streifen auf den Motorkörper. Als nächstes befestigen wir den Statorrahmen so, dass seine offenen Enden, ohne die Magnete zu berühren, in der Mitte des Rotors liegen.
Unser einfachster Mikrokonverter ist fertig. Es bleibt nur noch, den Motor anzuschließen, seine Enden mit Kontakten zu verlöten und den gesamten Stromkreis mit einer Stromversorgung zu ergänzen. Als Stromversorgung eignet sich ein normaler 3,7-V-Lithium-Akku aus einem Laptop.
Messungen mit einem Tester zeigen eine Ausgangsspannung, die um eine Größenordnung höher ist als die Eingangsspannung, was bedeutet, dass diese Schaltung durchaus funktioniert.
Abschluss
Fairerweise ist anzumerken, dass elektromechanische Wandler mit dem Aufkommen elektronischer Mikroschaltungen und Transistoren der Vergangenheit angehören. Heute können Sie fertige Spannungserhöhungsmodule erwerben, mit denen Sie aus einer herkömmlichen 3,2-3,7-V-Batterie eine hohe Leistung von etwa 50 V erzielen können. Sie sind leise, kompakt und rational, denn mit ihrer Hilfe können Sie 12- und 24-V-Geräte mit Strom versorgen wie zum Beispiel Kühlboxen und Schrittmotoren mit nur einer Batterie!
