Диск Фарадея — в чем секрет генератора

После открытия закона электромагнитной индукции путем многочисленных экспериментов Майклу Фарадею удалось изобрести и первый генератор. Простая установка наглядно демонстрировала трансформацию механической энергии в электрическую. Незатейливая конструкция представляла собой медный диск, который вращался между полюсами постоянного магнита.

Ее недостатки заключались в больших потерях и возникновении противотоков. Устройство признали неэффективным, но не забыли. Много лет ученые пытались модернизировать генератор Фарадея.

Один из значимых примеров такого усовершенствования — разработка Николы Теслы. В ней параллельные диски разделялись металлическим ремнем, что уменьшало потери на трение и значительно повышало эффективность прибора.

В 1950-е годы обнаружилась полезность униполярного генератора Фарадея в импульсных силовых установках. Выяснилось, что он умеет аккумулировать энергию длительный период и молниеносно ее выделять. Появились масштабные разновидности конструкций. Одна из них, созданная Майклом Олифантом, прослужила 20 лет и выдавала ток до 2 МА. Ее элементы выставлены как памятник.

Прототипы изобретения прошли долгий путь. И назывались по-разному. До сих пор инженеры, ученые работают и улучшают производительность устройства. В качестве одного из подходов к таким трансформациям они пользуются численным электродинамическим моделированием.

Принцип работы

В основе работы «вечного фонарика» лежит несколько катушек индуктивности, которые можно собрать самостоятельно. В ней, за счет перемещения стержня из постоянных магнитов, получается электрический ток. Он преобразовывается в постоянный ток при помощи выпрямителя (диодного моста). Важную роль в конструкции играет суперконденсатор, который позволяет накапливать заряд. Необходим он для того, чтобы устройство не приходилось трясти постоянно. За ним следует повышающий трансформатор из тороидальной ферритовой катушки и двух обмоток (базовой и коллекторной). Число витков должно составлять от 20 до 50. У трансформатора должны быть три выхода на транзисторы. Он повышает импульсы тока до уровня достаточно для работы светодиода.

Видео

Смотрите в нашем видео? как модернизировать самый простой динамо фонарь.

Привет всем читателям и почитателям сайта Радиосхемы! Сегодня хочу рассказать о создании «вечного» фонаря. Давно была мысль собрать фонарик, работающий за счёт мускульной силы, преобразующий механическую энергию вращения в свет. Такой фонарь имеет очень большое преимущество перед другими прочими — у него не может «сесть» батарейка. Но он конечно и не лишён недостатка — чтобы им посветить придётся поработать. Поэтому первое его предназначение — работа в аварийном режиме (если АКБ оказались севшими), когда нужно срочно где-то посветить, например чтобы ввернуть пробки в электрощите. Так как при долговременной работе, человек просто устанет крутить ручку фонаря.

Тема вечных источников энергии упорно не сходит с уст ученых и мастеров всего мира. Однако среди большинства попыток увеличить КПД или получить неиссякаемую энергию находятся и такие, которые были придуманы еще на заре эры электричества.

Фонарик на основе принципа электромагнитной индукции, способен без дополнительных источников (батарей, аккумуляторов) работать десятилетиями! Не верите? Давайте вместе попробуем его сделать, тем более что для этого нужно совсем не много деталей. Итак, начнем…

Принцип действия вечного фонарика без батареек

В изолированном корпусе (цилиндре) находится индукционная катушка, сквозь сердечник которой проходит неодимовый магнит. При пересечении магнитного поля катушки, полярность потенциалов меняется, соответственно и при обратном движении. Полученный небольшой потенциал электрического тока, преобразуясь из переменного в постоянный, накапливается в ионистере (конденсаторе). Его можно использовать при необходимости, включив вечный фонарик через тумблер (схема).

Читать еще: Лазерная игрушка для кота через интернет своими руками

Детали и инструменты

· Ионистор 5,5В, 0,047Ф;

· Неодимовый магнит, подходящий по размеру, или сборка;

· Повышающий преобразователь напряжения;

· Несколько шприцев на 5 мл и один на 30 мл;

· Обмоточный медный провод 0,1-0,3 мм;

· Трансформатор на ферритовом кольце;

· Синяя! изолента (другая не подойдет)).

Из инструментов понадобится нож, клеевой пистолет, паяльник с припоем и флюсом и пара умелых рук.

Собираем вечный фонарик своими руками

Начинаем сборку с раскроя нескольких 5 мл шприцев, отрезая у них горловину. Два оставшихся корпуса склеиваем скотчем или подходящим клеем.

Индукционная катушка будет располагаться на поверхности шприцев посередине. Для этого вырезаем из мягкого пластика две ограничительные окружности, и закрепляем их на цилиндре горячим клеем.

Вручную или при помощи шуруповерта (видео) наматываем медную оплетку катушки. Витков должно быть не менее 1000. Изолируем обмотку скотчем или горячим клеем, оставляя снаружи только концевые контакты.

На данном этапе, если поместить внутрь цилиндра магнит, а светодиод подключить к контактам катушки и хорошенько встряхнуть ее, можно уже заметить мерцающее свечение.

Собираем автогенераторный повышающий преобразователь напряжения. На ферритовое кольцо наматываем две обмотки по 20 витков каждая. Сфазируем их, соединяя посередине начало первой и конец второй обмотки. Контакты залуживаем припоем.

Выпрямителем будет служить диодный мост из четырех диодов Шоттке. Они обеспечат минимальное падение напряжения при переходе, в отличие от обычных диодов, которые здесь использовать нежелательно.

Помещаем внутрь цилиндра магнит, и замыкаем торцевые отверстия. В качестве заглушек подойдут резиновые прокладки от поршней шприцев.

Готовую сборку собираем в корпусе 30 мл шприца, подрезав его лапки у основания. Длина его цилиндра немного больше, поэтому в нем останется достаточно места для расположения диода с выпрямителем и преобразователем.

Светодиод защищаем пластиковым прозрачным стеклом от старого фонарика, и обматываем окончание сборки изолентой.

Эта самоделка отличный способ провести интересно время, освежить свои знания физики и электротехники, а также сделать полезную вещь, которой можно будет пользоваться не один год!

Принцип действия вечного фонарика без батареек

Детали и инструменты

· Ионистор 5,5В, 0,047Ф;

· Неодимовый магнит, подходящий по размеру, или сборка;

· Повышающий преобразователь напряжения;

· Несколько шприцев на 5 мл и один на 30 мл;

· Обмоточный медный провод 0,1-0,3 мм;

· Трансформатор на ферритовом кольце;

Читать еще: Садовая лестница своими руками

· Синяя! изолента (другая не подойдет)).

Из инструментов понадобится нож, клеевой пистолет, паяльник с припоем и флюсом и пара умелых рук.

Собираем вечный фонарик своими руками

Материалы и инструменты

Для создания «вечного фонарика» понадобится медная проволока (0.5 мм), ПВХ труба (диаметр 20 мм), транзистор маломощный обратной проводимости, резистор, диодный мост или выпрямитель 2W1 и неодимовые магниты круглые размерностью 15х3 мм. Помимо этого нужны ионистор 1F 5.5V (суперконденсатор), светодиод белый 5V, кнопка-выключатель, фанера и вата. Еще понадобится медная проволока с изоляцией и прозрачный клей.

Из инструментов обязательно должен быть паяльник, ножовка по металлу, напильник, наждачка и пистолет для горячего клея.

Главная проблема любого фонарика

Карманный фонарик – вещь, которая всегда должна быть под рукой, поскольку понадобиться он может в любой момент. Фонарик станет палочкой-выручалочкой, когда в доме пропадает электричество, в поездке на машине. Все владельцы фонариков, больших или маленьких, сталкиваются с проблемой севших батареек, что весьма неудобно, особенно, когда это обнаруживается в самый ответственный момент. Фонарик может светить очень слабо или не светить совсем.

Принцип действия и применение

Принцип работы диска Фарадея заключается в следующем. Когда он вращается, на электроны вдоль радиуса действует сила Лоренца. Она возникает в результате напряженности магнитного поля плюс скорости перемещения самого электрона и проводника. Между краем и центром диска при этом производится ЭДС.

В чем отличие этого генератора от похожих машин:

ЭДС и внутреннее сопротивление низкие, а ток большой;
получаемый ток равномерный, его не нужно коммутировать с коллектором ротора или применять внешние приборы для выпрямления полученного другими аппаратами тока;
по диску протекают обратные токи, которые его бесполезно нагревают, что приводит к существенным собственным потерям.

Читать еще: Летняя прохлада – душ для дачи своими руками

Последняя проблема не полностью, но решается, если в конструкции по периметру диска присутствует жидкий проводящий токосъемник. Лучшие результаты показывает устройство, где два диска вращаются навстречу и касаются друг друга.

То, как устроен генератор Фарадея с диском, и сочетание всех свойств обуславливает его использование в специфических условиях: когда малое напряжение, но необходимо получение постоянного тока большой величины. Или нужен мотор, который работает от мощных аккумуляторов с малым напряжением (автомобили, тракторы). Простой, надежный и дешевый прибор нашел применение и в рельсотроне.

Интересный факт: в некоторых звездных системах наблюдаются «копии» опытов ученых. Астрофизики имеют возможность следить за природными магнитными полями и проводящими дисками из плазмы. Уже есть предпосылки для использования энергии космоса человеком.

Делаем вечный фонарик Фарадея своими руками

Фанариком Фарадея принято называть изделие с источником альтернативного питания. В этом случае оно не требует использования ни батареек, ни аккумулятора. Чтобы фонарик начал светить, его достаточно просто встряхнуть в руках. В нем находится генератор с аккумуляторной батареей, которые и позволяют ему работать.

Так выглядит фонарик Фарадея, который был изготовлен и выпущен на заводе.

Каким образом работает вечный фонарик

Суть его работы заключается в цилиндрическом постоянном магните, который свободно расположен в корпусе между упорами из резины или пружинами.

В центре корпуса расположена катушка. Если фонарик потрясти, то магнит будет перемещаться туда сюда в катушке и создаст тем самым переменное электричество.

После этого электричество поступает на диодный мостик, где преобразуется из переменного в постоянное, тем самым заряжая аккумулятор напряжением в три вольта.

Так выглядит вечный фонарик Фарадея в разобранном состоянии.

Если изучить фонарик детальнее, то можно увидеть его части: соленоид, цилиндрический магнит, ограничители, небольшую плату с диодами, переключателем, аккумуляторы и светодиод, который находится на плате.

Если правильно собрать фонарик, то работать он будет вот так. Света, конечно, не так много. Есть и более мощные варианты. Но, зато такой фонарик действительно будет работать вечно.

Варианты самодельных фонариков

Этот опытный образец сделан в коробочке из под драже Тик-так. Катушка намотана на трубку, в роли которой выступает корпус от самой обычной шариковой ручки. Магнитики взяли от жесткого диска. Аккумуляторы заменили конденсаторами. Освещение обеспечивает белый светодиод.

Эта схема поможет вам разобраться в самодельном изделии и повторить его самостоятельно.

Имейте ввиду, что в намотке катушки есть своя особенность. Если присмотреться, то в схеме катушка представляет собой две обмотки, а общая длина составляет сорок миллиметров. Визуально разделите катушку на две части. Затем на одной из половин намотайте шесть сотен витков очень тонкого провода (диаметр не более 0,088 миллиметра). Со второй половинкой поступите точно также. Таким образом, у вас получится двухсекционная катушка. Все остальное выполняйте по схеме.

Также, не забывайте ограничители, чтобы магниты уверенно отталкивались и быстро перемещались.

А это более мощный образец. Тут была использована катушка с большим числом витков и трехсекционный магнитик.

Если вам понравилась наша статья, поставьте лайк

✔️ Подписывайтесь на сайт, чтобы не пропустить ничего интересного!⚡

голоса

Рейтинг статьи