Электричество из магнита: Электричество из постоянного магнита. Электричество из магнита

Содержание

энергии из поля постоянного магнита

Энергия из поля постоянного магнита

Идею, заложенную в ниже описываемом устройстве, пытаются реализовать многие. Суть ее такова: есть постоянный магнит (ПМ) — гипотетический источник энергии, выходная катушка (коллектор) и некий модулятор, изменяющий распределение магнитного поля Постоянного Магнита, создавая тем самым переменный магнитный поток в катушке.

       Реализация (18.08.2004)

       Для реализации этого проекта (назовем его TEG, как производная от двух конструкций: VTA Флойда Свита и MEG Тома Бердена 🙂 ) я взял два ферритовых кольцевых сердечника марки М2000НМ размерами O40хO25х11 мм, сложил их вместе, скрепив изолентой, и намотал коллекторную (выходную) обмотку по периметру сердечника — 105 витков проводом ПЭВ-1 в 6 слоев, также закрепив каждый слой изолентой.


Коллекторная обмотка на ферритовом сердечнике.

       Далее обворачиваем это еще раз изолентой и поверх наматываем катушку модулятора (входную). Ее мотаем как обычно — тороидальную. Я намотал 400 витков в два провода ПЭВ-0.3, т.е. получилось две обмотки по 400 витков. Это было сделано с целью расширения вариантов эксперимента.

Обмотка модулятора.

       Теперь помещаем всю эту систему между двумя магнитами. В моем случае это были оксидно-бариевые магниты, материал марки М22РА220-1, намагничен в магнитном поле напряженностью не менее 640000 А/м, размеры 80х60х16 мм. Магниты взяты из магниторазрядного диодного насоса НМД 0,16-1 или ему подобных. Магниты ориентированы «на притяжение» и их магнитные линии пронизывают ферритовые кольца по оси.

TEG в сборе (схема).

       Работа ТЭГа заключается в следующем. Изначально напряженность магнитного поля внутри коллекторной катушки выше, чем снаружи из-за присутствия внутри феррита. Если же насытить сердечник, то его магнитная проницаемость резко снизится, что приведет к уменьшению напряженности внутри катушки коллектора. Т.е. нам необходимо создать такой ток в модулирующей катушке, чтобы насытить сердечник. К моменту насыщения сердечника, напряжение на коллекторной катушке будет повышаться. При снятии напряжения с управляющей катушки, напряженность поля вновь возрастет, что приведет к выбросу обратной полярности на выходе. Идея в изложенном виде рождена где-то в середине февраля 2004 г.

Схема управления модулятором.

       В принципе, достаточно одной модуляторной катушки. Блок управления собран по классической схеме на TL494. Верхний по схеме переменный резистор меняет скважность импульсов от 0 примерно до 45% на каждом канале, нижний — задает частоту в диапазоне примерно от 150 Гц до 20 кГц. При использовании одного канала, частота, соответственно, снижается вдвое. В схеме также предусмотрена защита по току через модулятор примерно в 5А.

ТЭГ в сборе (внешний вид).

       Параметры ТЭГа (измерено мультиметром MY-81):

       сопротивления обмоток:
коллектора — 0,5 Ом
модуляторов — 11,3 Ом и 11,4 Ом

       индуктивности обмоток без магнитов:
коллектора — 1,16 мГн
модуляторов — 628 мГн и 627 мГн

       индуктивности обмоток с установленными магнитами:
коллектора — 1,15 мГн
модуляторов — 375 мГн и 374 мГн

       Эксперимент №1 (19.08.2004)

       Модуляторные катушки соединены последовательно, получилась как бы бифилярка.

Использовался один канал генератора. Индуктивность модулятора 1,52 Гн, сопротивление — 22,7 Ом. Питание блока управления здесь и далее 15 В, осциллограммы снимались двухлучевым осциллографом С1-55. Первый канал (нижний луч) подключен через делитель 1:20 (Cвх 17 пФ, Rвх 1 Мом), второй канал (верхний луч) — напрямую (Cвх 40 пФ, Rвх 1 Мом). Нагрузка в цепи коллектора отсутствует.

       Первое на что было обращено внимание: после снятия импульса с управляющей катушки, в ней возникают резонансные колебания, и если следующий импульс подать в момент противофазы резонансному всплеску, то в этот момент возникает импульс на выходе коллектора. Также это явление было замечено и без магнитов, но в гораздо меньшей степени. Т.е., скажем так, в данном случае важна крутизна смены потенциала на обмотке. Амплитуда импульсов на выходе могла достигать 20 В. Однако ток таких выбросов очень мал, и с трудом удается заряжать емкость на 100 мкФ, подключенную к выходу через выпрямительный мост. Никакую другую нагрузку выход не тянет.

На высокой частоте генератора, когда ток модулятора предельно мал, и форма импульсов напряжения на нем сохраняет прямоугольную форму, выбросы на выходе также присутствуют, хотя магнитопровод еще очень далек от насыщения.

Напряжение на модуляторе (верхний) и коллекторе (нижний). Амплитуду выхода следует умножить на 20.

       Выводы:

       Пока ничего существенного не произошло. Просто отметим для себя некоторые эффекты. 🙂

       Здесь же, думаю, будет справедливым отметить, что есть, по крайней мере, еще один человек — некий Сергей А, экспериментирующий с такой же системой. Его описание вскользь было на www.skif.biz/phpBB2/viewtopic.php?t=48&postdays=0&postorder=asc&start=15 . Клянусь, до этой идеи мы дошли совершенно независимо :). На сколько далеко прошли его исследования, мне не известно, я с ним не связывался.

Но он также отмечал подобные эффекты.

       Эксперимент №2 (19.08.2004)

       Модуляторные катушки разъединены и подключены к двум каналам генератора, причем подключены встречно, т.е. поочередно создается магнитный поток в кольце в разных направлениях. Индуктивности катушек даны выше в параметрах ТЭГа. Замеры велись как и в предыдущем эксперименте. Нагрузка на коллекторе отсутствует.

       Ниже на осциллограммах представлены напряжение на одной из обмоток модулятора и ток через модулятор (слева) и также напряжение на модуляторной обмотке и напряжение на выходе коллектора (справа) при разной длительности импульсов. Я пока не стану указывать амплитуды и временные характеристики, во-первых, я их не все сохранил, а во-вторых, это пока не важно, пока попытаемся качественно отследить поведение системы.

  
Скважность заполнения импульсов на канале около 11%, т. е. общая — 22%.
  
Скважность заполнения импульсов на канале 17,5%, общая — 35%.

       Поясню картинку напряжения на модуляторе (верхний луч). Напряжение измерялось относительно плюса питания. Начальная полочка — это есть включение модулятора, далее обратный всплеск при снятии напряжения и возбуждение осцилляций из-за паразитных емкостей ключа. Снова всплеск, но спадающий — это работает второй модулятор. Еще раз обращу внимание, что второй модулятор включен «встречно». Следующая полочка — отключение второго модулятора и снова осцилляции. Второй луч на левых рисунках — это ток через модуляторы. Ток измерялся путем снятия напряжения с низкоомного резистора, включенного последовательно с ключами, т.е. потенциал на выводе 16 TL494 (см. схему генератора). На рисунках справа второй луч — напряжение на выходе коллектора в тех же режимах.

       На первой серии осциллограмм видно, что при определенном токе модулятора напряжение на выходе коллектора достигает максимума — это промежуточный момент перед переходом сердечника в насыщение, его магнитная проницаемость начинает падать. В этот момент происходит отключение модулятора и магнитное поле восстанавливается в коллекторной катушке, что сопровождается отрицательным броском на выходе. На следующей серии осциллограмм длительность импульса увеличена, и сердечник доходит до полного насыщения — изменение магнитного потока прекращается и напряжение на выходе равно нулю (спад в положительной области). Далее снова следует обратный выброс при отключении обмотки модулятора.

       Теперь попытаемся исключить из системы магниты, сохранив режим работы.

  
Удален один магнит.
  
Удалены оба магнита.

       При удалении одного магнита, амплитуда выхода снизилась почти в 2 раза. Заметим так же, что снизилась частота осцилляций, поскольку увеличилась индуктивность модуляторов. При удалении второго магнита, сигнала на выходе нет.

       Выводы:

       Похоже, идея, в том виде как она была заложена, работает.

       Эксперимент №3 (19.08.2004)

       Модуляторные катушки вновь соединены последовательно, как в 1-ом эксперименте. Встречное последовательное соединение абсолютно никакого эффекта не дает. Ничего другого я и не ожидал :). Соединены как положено. Проверяется работа, как в холостом режиме, так и с нагрузкой. Ниже на осциллограммах показаны ток модулятора (верхний луч) и напряжение выхода (нижний луч) при различных длительностях импульса на модуляторе. Здесь и далее я решил привязываться к току модуляторов, как к наиболее подходящему в роли опорного сигнала. Осциллограммы снимались относительно общего провода. Первые 3 рисунка — в холостом режиме, последний — с нагрузкой.

  

  

       Рисунки слева направо и сверху вниз: 1) малая длительность импульса, 2) увеличение длительности с подходом к области насыщения, 3) оптимальная длительность, полное насыщение и максимальное выходное напряжение (при холостом ходе), 4) последний режим работы, но с подключенной нагрузкой.

       Нагрузкой служила лампа накаливания 6,3 В, 0,22 А. Свечением это конечно назвать нельзя… 🙂


       Замеры мощности в нагрузке не проводились, интересно другое:

Потребление с отключенной нагрузкой 127,2 мА.
Потребление с подключенной нагрузкой 126,8 мА.

       Выводы:

       Не знаю, что и думать… Потребление снизилось на 0,3%. Сам генератор без ТЭГа потребляет 18,5 мА. Возможно, нагрузка косвенно через изменение распределения магнитного поля повлияла на индуктивность модуляторов. Хотя, если сравнить осциллограммы тока через модулятор в холостом режиме и с нагрузкой (например, при листании туда-сюда в ACDSee), то можно заметить слабый завал верхушки пика при работе с нагрузкой. Увеличение же индуктивности привело бы к уменьшению ширины пика. Хотя все это очень призрачно…

       Эксперимент №4 (20.08.2004)

       Поставлена цель: получить максимальный выход на том что есть. В прошлом эксперименте уперся в предел частоты, на которой обеспечивалась оптимальная длительность импульса при максимально возможном уровне заполнения импульса ~45% (скважность минимальна). Так что необходимо было уменьшить индуктивность модуляторной обмотки (ранее были соединены две последовательно), однако в этом случае придется увеличить ток. Так что теперь модуляторные катушки подключены раздельно к обоим выходам генератора, как во 2-м эксперименте, однако в этот раз они включены в одном направлении (как указано на принципиальной схеме генератора). Осциллограммы при этом изменились (снимались относительно общего провода). Выглядят гораздо приятнее :). Кроме того, мы теперь имеем две обмотки, которые работают поочередно. Значит при той же максимальной длительности импульса мы можем удвоить частоту (для данной схемы).

       Выбран определенный режим работы генератора по максимальной яркости лампы на выходе. Итак, как обычно, сразу перейдем к рисункам…

  
Верхний луч — ток модулятора. Нижний слева — напряжение на одном из модуляторов, справа — управляющий
импульс этого же канала с выхода TL494.

       Здесь слева явно видим повышение напряжения на обмотке модулятора в период работы второго (второй полупериод, логический «0» на правой осциллограмме). Выбросы при отключении модулятора в 60 вольт ограничиваются диодами, входящими в состав полевых ключей.

  
Верхний луч — ток модулятора. Нижний слева — напряжение выхода с нагрузкой, справа — напряжение выхода
на холостом ходу.

       Нагрузка — все та же лампа 6,3 В, 0,22 А. И снова повторяется картина с потреблением…

Потребление с отключенной нагрузкой 0,62 А.
Потребление с подключенной нагрузкой 0,61 А.

       Снова имеем снижение потребления при подключенной к коллектору нагрузке. Измерения конечно на пороге точности прибора, но, тем не менее, повторяемость 100%. Мощность в нагрузке составила около 156 мВт. На входе — 9,15 Вт. А про «вечный двигатель» пока никто и не говорил 🙂

       Здесь можно полюбоваться на горящую лампочку:

 

       Выводы:

       Эффект налицо. Что мы сможем от этого получить — время покажет. На что следует обратить внимание? Первое, увеличить количество витков коллектора, возможно, добавив еще пару колец, а лучше бы подобрать оптимальные размеры магнитопровода. Кто бы занялся расчетами? 😉 Возможно, имеет смысл увеличить магнитную проницаемость магнитоаровода. Это должно увеличить разность напряженностей магнитного поля внутри и снаружи катушки. Одновременно снизить бы индуктивность модулятора. Думалось также, что нужны зазоры между кольцом и магнитом, чтобы, скажем так, было место для изгибания магнитных линий при смене свойств среды — магнитной проницаемости. Однако на практике это приводит только к спаду напряжения на выходе. В настоящий момент зазоры определяются 3 слоями изоленты и толщиной модуляторной обмотки, на глаз это максимум по 1,5 мм с каждой стороны.

       Эксперимент №4.1 (21.08.2004)

       Предыдущие эксперименты проводились на работе. Принес блок управления и «трансформатор» домой. Такой же набор магнитов у меня давно валялся и дома. Собрал. С удивлением обнаружил, что могу поднять еще частоту. Видимо мои «домашние» магниты были чуть посильнее, вследствие чего индуктивность модуляторов снизилась. Радиаторы уже грелись сильнее, однако ток потребления схемы составил 0,56 А и 0,55 А без нагрузки и с нагрузкой соответственно, при том же питании 15 В. Возможно, имел место сквозной ток через ключи. В данной схеме на высокой частоте такое не исключено. На выход подключил галогенную лампочку на 2,5 В, 0,3А. В нагрузке получил 1,3 В, 200 мА. Итого вход 8,25 Вт, выход 0,26 Вт — КПД 3,15%. Но заметьте, опять же без ожидаемого традиционного влияния на источник !

       Эксперимент №5 (26.08.2004)

       Собран новый преобразователь (версия 1.2) на кольце с большей проницаемостью — М10000НМ, размеры те же: O40хO25х11 мм. К сожалению, кольцо было только одно. Чтобы уместить больше витков на коллекторной обмотке, провод взят потоньше. Итого: коллектор 160 витков проводом O 0,3 и так же два модулятора по 235 витков, так же проводом O 0,3. А так же найден новый блок питания аж до 100 В и током до 1,2 А. Напряжение питания тоже может сыграть роль, поскольку оно обеспечивает скорость нарастания тока через модулятор, а тот, в свою очередь, скорость изменения магнитного потока, что напрямую связано с амплитудой выходного напряжения.

       Пока нечем измерить индуктивности и запечатлеть картинки. Поэтому без излишеств изложу голые цифры. Было проведено несколько измерений при разных напряжениях питания и режимах работы генератора. Ниже приведены некоторые из них.

       без выхода в полное насыщение

Вход: 20 В x 0,3 А = 6 Вт
Выход: 9 В x 24 мА = 0,216 Вт
КПД: 3,6 %

Вход: 10 В x 0,6 А = 6 Вт
Выход: 9 В x 24 мА = 0,216 Вт
КПД: 3,6 %

Вход: 15 В x 0,5 А = 7,5 Вт
Выход: 11 В x 29 мА = 0,32 Вт
КПД: 4,2 %

       с полным насыщением

Вход: 15 В x 1,2 А = 18 Вт
Выход: 16 В x 35 мА = 0,56 Вт
КПД: 3,1 %

       Выводы:

       Оказалось, что в режиме полного насыщения, идет спад КПД, поскольку резко возрастает ток модулятора. Оптимального режима работы (по КПД) удалось достичь при напряжении питания 15 В. Влияния нагрузки на источник питания не обнаружено. Для приведенного 3-го примера с КПД 4,2, ток схемы с подключенной с нагрузкой должен увеличиваться примерно на 20 мА, но повышения так же не зафиксировано.

       Эксперимент №6 (2.09.2004)

       Убрана часть витков модулятора с целью повышения частоты и уменьшения зазоров между кольцом и магнитом. Теперь имеем две обмотки модулятора по 118 витков, намотанных в один слой. Коллектор оставлен без изменений — 160 витков. Кроме того, измерены электрические характеристики нового преобразователя.

Модулятор ТЭГа (версия 1.21)

       Параметры ТЭГа (версия 1.21), измерено мультиметром MY-81:

       сопротивления обмоток:
коллектора — 8,9 Ом
модуляторов — по 1,5 Ом

       индуктивности обмоток без магнитов:
коллектора — 3,37 мГн
модуляторов — по 133,4 мГн
последовательно соединенных модуляторов — 514 мГн

       индуктивности обмоток с установленными магнитами:
коллектора — 3,36 мГн
модуляторов — по 89,3 мГн
последовательно соединенных модуляторов — 357 мГн

       Ниже представляю результаты двух измерений работы ТЭГа в разных режимах. При более высоком напряжении питания частота модуляции выше. В обоих случаях модуляторы соединены последовательно.

Вход: 15 В x 0,55 А = 8,25 Вт
Выход: 1,88 В x 123 мА = 0,231 Вт
КПД: 2,8 %

Вход: 19,4 В x 0,81 А = 15,714 Вт
Выход: 3,35 В x 176 мА = 0,59 Вт
КПД: 3,75 %

       Выводы:

       Первое и самое печальное. После внесения изменений в модулятор, зафиксировано увеличение потребления при работе с новым преобразователем. Во втором случае потребление возросло примерно на 30 мА. Т.е. без нагрузки потребление составляло 0,78 А, с нагрузкой — 0,81 А. Помножаем на питающие 19,4 В и получим 0,582 Вт — ту самую мощность, что сняли с выхода. Однако я повторюсь со всей ответственностью, что раньше такого не наблюдалось. При подключении нагрузки в данном случае явно прослеживается более крутое нарастание тока через модулятор, что является следствием уменьшения индуктивности модулятора. С чем это связано, пока не известно.

       И еще ложка дегтя. Боюсь, в данной конфигурации не удастся получить КПД более 5% из-за слабого перекрытия магнитного поля. Другими словами, насыщая сердечник, мы ослабляем поле внутри коллекторной катушки лишь в области прохождения этого самого сердечника. Но магнитные линии идущие из центра магнита через центр катушки ничем не перекрываются. Более того, часть магнитных линий «вытесненных» из сердечника при его насыщении также обходит последний с внутренней стороны кольца. Т.е. таким образом модулируется лишь малая часть магнитного потока ПМ. Необходимо изменить геометрию всей системы. Возможно, следует ожидать некоторого прироста КПД, используя кольцевые магниты от динамиков. Так же не отпускает мысль о работе модуляторов в режиме резонанса. Однако в условиях насыщения сердечника и, соответственно, постоянно меняющейся индуктивности модуляторов это сделать весьма не просто.

       Исследования продолжаются…

       Если хотите обсудить, заходите на «увлеченный форум», — мой ник Armer. Или пишите на [email protected], но думаю, лучше в форум.

х х х

       Dragons’ Lord : Во первых, огромное спасибо Armer’у за то, что предоставил отчёт о проведённых экспериментах с великолепными иллюстрациями. Думаю, скоро нас ожидают новые работы Владислава. А пока я выскажу свои мысли на счёт этого проекта и его возможного пути усовершенствования. Предлагаю изменить схему генератора следующим образом:

Схемотехника нового TEG’а (предложение).

       Вместо плоских внешних магнитов (плит) предлагается использовать кольцевые магниты. Причём, внутренний диаметр магнита должен быть приблизительно равным аналогичному диаметру кольца магнитопровода, а внешний диаметр магнита больше, чем внешний диаметр кольца магнитопровода. В чём проблема низкого КПД ? Проблема в том, что магнитные линии, вытесняемые из магнитопровода по-прежнему пересекают площадь витков вторичной обмотки (отжимаются и концентрируются в центральной области). Указанное соотношение колец создаёт асимметричность и принуждает большую часть магнитных линий, при насыщенном до предела центральном магнитопроводе, огибать его по ВНЕШНЕМУ пространству. Во внутренней области магнитных линий будет меньше, чем в базовом варианте. Вообще-то, эту «болезнь» полностью излечить нельзя, по прежнему используя кольца. Как поднять общий КПД сказано ниже.

       Также предлагается использовать дополнительный внешний магнитопровод, который концентрирует силовые линии в рабочей области устройства, делая его мощнее (здесь важно не переборщить, т.к. используем идею с полным насыщением центрального сердечника). Конструктивно, внешний магнитопровод представляет собой точённые ферромагнитные детали осесимметричной геометрии (что-то наподобие трубы с фланцами). Горизонтальную линию разъёма верхней и нижней «чашек» вы видите на картинке. Либо, это могут быть дискретные независимые магнитопроводы (скобы).

       Далее стоит подумать над усовершенствованием процесса с «электрической» точки зрения. Понятно, — первое, что нужно сделать, это раскачать первичную цепь в резонанс. Ведь у нас отсутствует вредное обратное влияние со вторичной цепи. Предлагается использовать резонанс ТОКА по понятным причинам (ведь цель, — насытить сердечник). Второе замечание, быть может, не такое очевидное на первый взгляд. Предлагается в качестве вторичной обмотки использовать не стандартную соленоидную намотку катушки, а сделать несколько плоских бифилярных катушек Тесла и поместить их на внешнем диаметре магнитопровода «слоённым пирожком», соединив последовательно. Чтобы вообще убрать существующее минимальное взаимодействие друг с другом в осевом направлении соседних бифилярных катушек, — нужно соединить их так же ЧЕРЕЗ ОДНУ, вернувшись с последней на вторую (повторное использование смысла бифилярки).

       Таким образом, за счёт максимальной разницы потенциала в двух соседних витках запасённая энергия вторичной цепи будет максимально возможная, что на порядок превосходит вариант с обычным соленоидом. Как видно из схемы, в виду того, что «пирожок» из бифилярок имеет довольно приличную протяжённость в горизонтальном направлении, — предлагается мотать первичку не поверху вторички, а под ней. Непосредственно на магнитопровод.

       Как я уже сказал, используя кольца, невозможно превозмочь определённый предел КПД. И уверяю, что сверхеденичностью там и не пахнет. Вытесненные из центрального магнитопровода магнитные линии будут огибать его вдоль самой поверхности (по кратчайшему пути), тем самым, по прежнему пересекая площадь, ограниченную витками вторички. Анализ конструкции принуждает отказаться от текущей схемотехники. Нужен центральный магнитопровод БЕЗ отверстия. Взглянем на следующую схему:

Более совершенная схемотехника нового TEG’а.

       Основной магнитопровод набирается из отдельных пластин или стержней прямоугольного сечения, и представляет из себя параллелепипед. Первичка кладётся непосредственно на него. Её ось горизонтальна и по схеме смотрит на нас. Вторичка, по-прежнему «слоённый пирожок» из бифилярок Тесла. Теперь заметим, что мы ввели дополнительный (вторичный) магнитопровод, представляющий из себя «чашки» с отверстиями в их донцах. Зазор между краем отверстия и основным центральным магнитопроводом (первичной катушкой) должен быть минимален, для того, чтобы эффективно перехватывать вытесненные магнитные линии и оттягивать их на себя, не давая им проходить сквозь бифиляры. Конечно, следует заметить, что магнитная проницаемость центрального магнитопровода должна быть на порядок выше, чем вспомогательного. Например: центрального параллелепипеда — 10000, «чашек» — 1000. В нормальном (не насыщенном) состоянии центральный сердечник, за счёт своей большей магнитной проницаемости, будет втягивать магнитные линии в себя.

       А теперь самое интересное 😉 . Внимательно приглядимся, — что же мы получили ?… А получили мы самый обычный MEG, только в «недоделанном» варианте. Другими словами, я хочу сказать, что классическое исполнение генератора MEG v.4.0 в пару раз обгоняет нашу лучшую схему, в виду его возможности перераспределяя магнитные линии (качая «качели») снимать полезную энергию на всём цикле своей работы. Причём, с обоих плеч магнитопровода. В нашем же случае имеем одноплечую конструкцию. Половину возможного КПД просто не используем.

 Свободная энергия, альтернативная энергия

 

Генри получает электричество с помощью магнетизма

Генри получает электричество с помощью магнетизма

Электромагнит, построенный Генри и способный поднять груз весом в тонну. На подковообразный магнит из мягкого железа было намотано большое количество витков изолированной проволоки, Ток от гальванической батареи Ьс превращал подкову в магнит, и она притягивала плоскую железную плиту, называемую якорем. К якорю была подвешена платформа, на которую можно было поместить известный груз.

Когда в 1826 году Джозеф Генри возвратился в Олбани, самым ценным из того, что он привез с собой, было основное качество великих исследователей — способность воплощать любую идею в простые и ясные формы. Его логика работала со скоростью интуиции.

Генри был загружен преподавательской работой, и единственным временем, которое он мог выкроить для исследований, были каникулы, когда ему разрешалось превратить один из классов в лабораторию. Первое, что он сделал, — приступил к созданию электромагнитов, сконструированных Стодженом и действующих на принципе Араго и Эрстеда. На стержень из ковкого железа, покрытого шеллаком, свободно наматывался голый провод. Когда электрический ток проходил по проводу, стержень намагничивался. Стоджен в своих опытах согнул железный стержень в виде подковы, и когда он включал электрический ток, электромагнит поднимал в воздух 7 фунтов металла. При выключении тока металл столь же эффектно падал.

Однажды летом в классной комнате Генри построил магнит, который мог поднимать груз весом в целую тонну. Эта установка была в 300 раз мощнее, чем у Стоджена. Вместо изоляции железа, как это было у Стоджена, Генри изолировал провод, что позволило ему уместить огромное число витков провода на очень небольшом пространстве. Генри описал установку в «Американском научном журнале», который издавал Силлимэн в Йеле. Но заграницей никто статьи не читал.

Создавая чрезвычайно мощные магниты, Генри задумался над проблемой получения электричества с помощью магнитного поля. Он установил, что все исследователи до него заблуждались, считая, что постоянный электрический ток индуцирует постоянное магнитное поле. Поэтому их поиски и были направлены на то, чтобы с помощью постоянного магнитного поля индуцировать ток. Его предшественники обычно делали один и тот же опыт: наматывали провод на кусок намагниченного железа, а затем соединяли его концы в надежде получить искру.

Генри открыл, что правильное решение состоит в том, чтобы как раз не пользоваться постоянным током, а создать переменное поле. Оказывается, можно вызвать электрический ток в замкнутом витке проводника и просто водя магнитом возле провода.

Он пошел дальше. Сначала, пропустив электрический ток через провод, он создал вокруг провода магнитное поле. Затем, меняя ток, заставил колебаться и магнитное поле. Второй провод, помещенный рядом с первым, таким образом, уже находился в переменном магнитном поле, и в этом проводе индуцировался ток, хотя он и не был подключен к какой-либо батарее. Простым изменением тока в одном проводнике Генри смог индуцировать ток в другом, хотя эти два проводника не соединялись между собой.

Вся эта работа и некоторые другие были проведены в свободные летние месяцы в течение ряда лет вплоть до 1831 года. Однако Генри не хотел публиковать результаты своих работ, пока у него не накопится достаточно большого количества научно подтвержденных фактов. Всю свою остальную жизнь Генри пришлось сожалеть о том, что он не торопился опубликовать результаты своей работы. «Мне следовало напечатать все это раньше, — грустно говорил он своим близким друзьям. — Но у меня было так мало времени! Хотелось свести полученные результаты в какую-то систему. И откуда мне было знать что кто-то другой по ту сторону Атлантического океана занимается той же проблемой?»

Генри обнаружил, что в замкнутой проволочной катушке можно вызвать индуцированный ток, просто двигая рядом с катушкой магнит.

Когда движение магнита прекращалось магнитное поле становилось стационарным, и электрический ток исчезал. Генри предположил, что если движущийся магнит может вызывать ток в проволоке, то и одна катушка проволоки может вызвать ток в другой.

Так был открыт принцип трансформатор сделавший возможным применение электрической энергии.

На рисунке гальванический элемент (справа) питает током верхнюю катушку. Ток, индуцированный в нижней, большей катушке, отклоняет стрелку гальванометра (слева).

В мае 1832 года изобретателю был нанесен тяжелый удар. Будучи еще в полной уверенности, что своей огромной работой он на многие годы опередил научный мир, Генри случайно раскрыл журнал и прочитал два абзаца, которые совершенно подкосили его. Никого он не опередил на годы. Другой человек, совершенно независимо от него, проделал те же самые исследования. Эти два абзаца были напечатаны под рубрикой: «Труды Королевского общества». Они начинались так:

«17-го февраля. Господин Фарадей сделал отчет о первых двух разделах его исследований в области электричества, а именно, о вольта-электрической и магнитно-электрической индукции».

Заканчивалась статья следующими словами: «Если перемещать магнит вблизи проводника, не подключенного к источнику электрической энергии, то в последнем индуцируется электрический ток, который легко обнаружить».

Статья Фарадея, напечатанная в 1832 году, была основана на результатах, полученных им лишь минувшей осенью, и, хотя Генри во многом опередил Фарадея, он решил, что теперь уже нет смысла публиковать результаты своей работы. Он был на грани отчаяния. Однако профессор Силлимэн из Йеля настойчиво уговаривал Генри написать статью для его журнала. Наконец, Генри начал целую серию статей, которые должны были принести ему все, о чем он раньше мог лишь мечтать. Но полное признание пришло к нему только, после смерти.

Первая статья появилась в печати в июле того же года. Она начиналась с утверждения, что, несмотря на открытия Эрстеда, Араго и Ампера, никому не удалось вызвать электрический ток с помощью магнетизма.

«Имея в виду достичь этого, я и начал опыты, — писал он, спрятав глубокое разочарование за подчеркнутой беспристрастностью. — Тем временем цель, к которой я стремился… была достигнута господином Фарадеем из Королевского общества».

Затем он изложил работу Фарадея и описал собственные опыты, ограничившись очень краткими косвенными намеками на то, что первооткрывателем был все-таки он.

Прибор Генри состоял из двух катушек, ничем не соединенных между собой. Одна из них с магнитом внутри была включена в замкнутую цепь с батареей. Другая катушка, для которой первая служила якорем, соединялась лишь с гальванометром. Она не имела никакого источника питания.

«Я встал около гальванометра, и по моему сигналу ассистент… подключил батарею к якорю. Северный конец стрелки гальванометра отклонился на 30 градусов, указывая на наличие тока в катушке, в которую вставлялся якорь…» Иными словами, ток возникал в том проводнике, который не был подключен ни к какому источнику электрической энергии. Однако тут же Генри ожидало разочарование, ибо стрелка гальванометра возвратилась в нулевое положение, хотя в катушке вокруг магнита еще шел ток. Генри дал знак своему ассистенту выключить этот ток. К его великому удивлению, в тот момент, когда ток был выключен, стрелка гальванометра прыгнула опять, но уже в другом направлении.

Теперь, оглядываясь назад, нетрудно объяснить случившееся: когда электрический ток пошел по катушке с магнитом, магнитный поток в якоре изменился от нуля до своего максимального значения. Это мгновенное изменение магнитного потока индуцировало электрический ток в наружной катушке. Когда ток в магнитной катушке внезапно прекратился, величина магнитного потока в якоре опять упала до нуля. И тем самым еще раз был дан импульс току в наружной катушке.

Генри сделал следующий вывод из этого явления: «Мгновенно возникающий в том или другом направлении ток сопровождает каждое изменение степени намагниченности железа…»

Перманентный надленточный магнит работает как электромагнит

Недавно мы разработали перманентный надленточный магнит с мощным, глубоко проникающим магнитным полем. Магнит притягивает стандартный стальной стержень (VDE 0580) диаметром 20 x 120 мм на расстоянии 550 мм, что раньше было возможно только при использовании электрического подвесного магнита.

Преимущества
Эта новая конструкция предлагает значительные преимущества по сравнению с электромагнитами. Недавно разработанный перманентный надленточный магнит обладает такой же или даже большей производительностью, что и электрический подвесной магнит мощностью 10 кВт, но стоит значительно меньше и сокращает расходы на электроэнергию. Конструкция также была улучшена. Магнит оборудован усовершенствованным и более герметичным корпусом из нержавеющей стали, прошедшим пескоструйную обработку. Это делает перманентный надленточный магнит более безопасным и неприхотливым в обслуживании. Подвесные магниты предназначены для установки над конвейерными лентами, используемыми для перевалки грузов или в перерабатывающей промышленности. Они удаляют из сырья большое количество ферромагнитных частиц и утилизируют их автоматически и непрерывно. Посмотрите, как это работает, в этом видео.
 

Электрические подвесные магниты
Известно, что электрические подвесные магниты обладают более сильным и глубоким удерживающим полем, чем перманентные надленточные магниты. Но у них есть и недостатки. При включении электромагнит нагревается.

При увеличении температуры магнита его магнитная сила уменьшается. Когда магнит остывает, его производительность восстанавливается. Одним из решений является внешнее охлаждение магнита, но это влечет за собой дополнительные расходы и повышенное энергопотребление. Увеличение температуры магнита также может представлять опасность в огнеопасных или взрывоопасных средах. Поэтому электромагниты не могут быть сертифицированы в соответствии со стандартом ATEX 21.

Расходы на электроэнергию
Также для электрических подвесных магнитов требуется блок управления. Их использование влечет за собой соответствующие расходы на электроэнергию. Хороший электромагнит может обладать расчетной мощностью 7 кВт. Это влечет за собой постоянные затраты на электроэнергию. Для перманентного надленточного магнита не требуется электроэнергия. Он оборудован только двигателем, которым нужно управлять. Таким образом, нет необходимости в блоке управления, а затраты на электроэнергию остаются низкими.

Одним словом, у перманентного магнита отсутствуют все эти недостатки, а новый тип обеспечивает такой же или даже более высокий уровень производительности.

Электричество и магнетизм

Еще в глубокой древности было известно, что некоторые минералы, например магнитный железняк (химический состав
31 % — Fe, 69 % — O), способны притягиваться друг к другу, а также притягивать к себе кусочки железа. Такие тела называются магнитами. Наибольшей силой притяжения обладают противоположные концы магнита, которые называются магнитными полюсами.

Знания античного мира о магнитах были минимальны. Практическое применение магниты нашли в средневековье, когда появился исключительно важный прибор — компас. Изобретатель его неизвестен. Бытовало мнение, что компас, давным-давно изобретенный в Китае, был завезен в Европу Марко Поло (1254–1324). Однако есть письменные европейские источники XII в., где уже описывается употребление компаса, а его изобретение приписано арабам.  В некоторых китайских источниках примерно того же времени изобретение компаса приписывается неведомым иноземным мореходам. Как бы то ни было, магнитная стрелка, помещенная на острие и способная свободно вращаться вокруг вертикальной оси, позволила совершить множество географических открытий.

Видео 5.1. Опыт Эрстеда с магнитной стрелкой («компас»).

 

Дополнительная информация

http://www.catalogmineralov.ru/article/362.html — магнит, магнитный железняк;

http://www.metll.ru/ — железные руды, магнитный железняк;

http://www.krugosvet.ru/enc/Earth_sciences/geografiya/POLO_MARKO.html  — Марко Поло (1254–1324).

http://skywatching.net/astro/terra_magnito.php — магнитное поле Земли;

http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/earth/magnetic.html — струтура магнитного поля Земли;

http://www.youtube.com/watch?v=nVqWH5Qlg8Y  — гигантская солнечная вспышка и магнитное поле Земли;

http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2003/29dec_magneticfield/ — изменение магнитного поля Земли;

http://www.universetoday.com/27005/earths-magnetic-field/ — магнитное поле Земли.

Электричество | Философский штурм

Систематизация и связи

Натурфилософия

     Постоянный магнит представляет из себя набор поляризованных орбитальных систем(ОС), то есть,  направление вращения в которых совпадает, и плоскости орбит параллельны.   Оси вращения всех ОС составляющих магнит, так же параллельны и являются осью полюсов магнита,  один вектор которой указывает на его южный полюс, а противоположный на северный.      Поскольку фрагменты эфира так же являются ОС, но подразделяются в равных долях, на противоположные направления вращения, взаимодействие их с ОС магнита радикально противоположны.   ОС эфира и магнита, имеющие одинаковое направление вращения, взаимодействуют как статичные относительно друг друга, и потому свободно пронизывают друг друга двигаясь вдоль оси своего вращения. ОС с противоположным направлением вращения, за счет удвоения угловой скорости взаимодействия,  представляются друг для друга плотными и упругими фрагментами материи, и потому взаимодействуют жестко с полной передачей своего количества движения вдоль оси вращения.      Если смотреть сверху на тело магнита, ОС которого имеют вращение по часовой стрелке, то при перевороте на 180* его ОС будут вращаться против часовой!!!   Таким образом единое направление вращения  ОС во всем теле магнита образует противоположные полярности на разных сторонах оси их вращения!!!  Именно по этой причине невозможно отколоть от магнита один его полюс, потому что по сути вся его структура абсолютно одинакова, а различная полярность возникает только от радикальности изменения направления его крайней стороны!!!      Механизм взаимодействия разноименных полюсов определяется свободным проникновением фрагментов эфира с одним направлением вращения, сквозь оба магнита, так как в этом случае вращение ОС в них имеет единую направленность.      Фрагменты же эфира, вращение которых противоположно вращениям ОС магнитов,  будут сжимать магниты с обоих сторон, так как их взаимодействие жесткое с полной передачей количества движения вдоль оси вращения.
      Механизм отталкивающего взаимодействия одноименных полюсов магнитов объясняется тем, что в этом случае ОС магнитов имеют противоположные направления вращения, в результате чего один эфирный поток оказывает сжимающее воздействие, а поток противоположного вращения проходит насквозь, но задерживается следующим магнитом, оказывая тем самым компенсирующее воздействие на давление оказанное на него противоположным потоком.  В результате чего давление на оба магнита уравновешивается, но отраженные потоки от  поверхностей внутренних​ полюсов оказывают расталкивающее воздействие на оба магнита, которое прекращается, если магниты плотно присоединить друг к другу.
         Воздействие сжимающее магниты постоянно и равномерно, а отталкивающее имеет определенную частоту. так как создается биением излучений пойманных в ловушку.  Чем ближе магниты, тем выше частота биений. Если удерживать магниты через пьезо элемент, то с него можно снимать электро сигнал с частотой биений.  Весьма интересно было бы замерить частоту, и зная расстояние между магнитами можно дегко посчитать скорость потока создающего магнетизм!  Такую модель можно использовать как весьма надежный и стабильный генератор частот с очень удобной настройкой частоты.       Постоянный магнит, это аккумулятор электро магнетизма, так что по сути нет никакой разницы между магнетизмом и эл магнетизмом, механизм взаимодействий единый и обратимый. Электричество образует магнетизм и магнетизм образует электричество. так что спрашивать надо про механизм перехода от магнетизма к электрическому току и от эл тока к магнетизму.     Дальше элементарный расчет пройденного пути, расстояние между магнитами умнож на два умножаем на частоту, получаем расстояние пройденной за ед времени частоты, отношение расстояния к этому времени(частота кол колеб в сек, значит и скорость, расстояние в сек.) и будет скорость потока создающего магнетизм. Загодя могу сказать что будет сверхсветовая.     Переход от магнитного поля к электричеству наглядно прослеживается в моменте пересечения силовых линий проводником. Между двумя различными полюсами магнита остаются только два противоположно направленных эфирных потока, с одинаковым вращением фрагментов, или по часовой или против! Потому массив проводника, поперечно пересекающего эти потоки будет подвергаться однонаправленному смещающему воздействию переднего фронта фрагментов вращения, либо влево, либо вправо, в зависимости от направления вращения эфирных фрагментов силовых линий. При обратном движении воздействовать будут уже тыльные области фрагментов, вращающиеся в обратном направлении, следовательно и возникающий ток будет уже противоположной направленности. Взаимодействовать могут только однотипные фрагменты, следовательно и в эфирном потоке и в проводнике, так наз электроны, суть единого строения фрагменты! Если же проводник будет пересекать магнитное поле между одинаковыми полюсами, в коих присутствуют одновременно фрагменты и левостороннего и право стороннего вращения, то никакого эл тока в проводниек в этом случае возникать не должно, по этой логике, остается только проверить это на практике.     Сила вращения фрагментов эфира гонит подобные фрагменты проводника, превращая их в электрический ток, но не все фрагменты проводника, а только ту их половину, вращение которой​ совпадает с направлением вращения фрагментов эфира в силовых линиях магнитного поля.  Только между такими фрагментами возможен жесткий контакт при столкновении, потому что их орбитальные массы при контакте в единой плоскости вращения,  имеют встречное движение. Фрагменты с противоположным  направлением при таком контакте, подобно двум колесам просто прокатываются один по другому как бы объезжая друг друга по торцевой плоскости.
      Смещаются именно фрагменты проводника, а не фрагменты эфира, по той самой причине, что плотность материи эфира бесконечно превосходит плотность материи нашего мира.
       Получается что при пересечении проводником магнитного поля между однополярными магнитами, где имеются силовые линии обоих направлений вращения, должен возникать эл ток в обоих направлениях одинаковой полярности и при любом направлении пересечения!? Возможно что это происходит только в самый начальный момент пересечения, так как продолжение тока будет невозможно из за невозможности поступления новых фрагментов-носителей тока? Но возможно что поступление и не будет ограничиваться встречным током? Тут надо проверять экспериментом.        Вращение носителей электичества и магнетизма имеет невероятно высокие скорости, и потому в механизме их взаимодействий  весьма мощно проявляется гироскопический эффект.  С одной стороны этот эффект позволяет сохранять полярность фрагментов, но он же и придает добавочную энергию вращения при принудительном изменении вектора оси вращения.

    Состав эфирных потоков невероятно разнообразен, и влияние на любые процессы оказывает конечно весь бесконечный его комплекс, потому рассматриваемый тут механизм, это самый грубый процесс из всего комплекса, и он конечно же является самым примитивным, но как видите и он далеко не прост.    Во всех магнитогенераторах электричества помимо пересечения силовых линий всегда присутствует и вращательное движение проводника, потому и рассмотрение гироскопического эффекта тут необходимо. Если его не учитывать, то добротность генератора может оказаться весьма низкой, так как ЭДС возникающая при пересечении магнитного поля может быть нейтрализована этим эффектом. Напряжение тока выражается скоростью вращения носителей электричества и потому изначально возникает только благодаря гироскопическому эффекту. Можно конечно его увеличивать за счет резонансного сложения, но суммарно оно при этом не увеличивается.

     Движение носителей электричества в проводнике всегда поляризованно, что позволяет существовать в одном проводнике сразу нескольким различным и по силе и по направлению токам, без заметного влияния друг на друга. При этом и поля вокруг проводника каждого из эл токов будут существовать независимо.
   Всякое поле есть аномалия эфира.Бесконечное разнообразие фрагментов эфира позволяет существовать и бесконечному количеству различных полей.    Движение тока в прямом проводнике имеет единую плоскость вращения носителей электричества. Каждый носитель создает в плоскости своего вращения торсионное поле, которое втягивает в эту плоскость, плоскости остальных носителей. Если проводник расположить в некой единой плоскости, то в эту плоскость перейдут и все носители тока своими плоскостями вращения. Плоскость витка совпадает с плоскостями вращения носителей тока в этом витке. Общее торсионное поле носителей в витке втягивает в эту плоскость и находящихся в ней же носителей магнетизма и электричества за пределами проводника. Происходит это через сложнейшую систему взаимодействий с фрагментами эфира. Железный сердечник в таком витке становится магнитом, круг замкнулся, магнит породил эл ток, ток породил магнит. Правда это первичный малый круг, остальные круги гораздо сложнее и требуют более детальных описаний.

     Заряд частицы является направлением вращения. Конечно при перевороте на 180 вращение меняется на противоположное, но это только при рассмотрении объекта в руках, в инерционном состоянии работает эффект Джанибекова!!!!! Частица сохраняет направление вращения относительно ее оси! Если оно было по часовой то так же и останется вращением по часовой и после переворота на 180. Вот вам и причина 10лет молчания про эфф Джанибекова! До его обнаружения невозможно было согласиться с тем, что заряд частицы определяет направление вращения и ничто иное!!! Вот вам и вся разница между электроном и позитроном, альфа и бета частицами.

Энергетики «Пермэнерго» успешно борются с хищениями электроэнергии, осуществляемыми с помощью магнитов

Согласие на обработку персональных данных

В соответствии с требованиями Федерального Закона от 27.07.2006 №152-ФЗ «О персональных данных» принимаю решение о предоставлении моих персональных данных и даю согласие на их обработку свободно, своей волей и в своем интересе.

Наименование и адрес оператора, получающего согласие субъекта на обработку его персональных данных:

ОАО «МРСК Урала», 620026, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 140 Телефон: 8-800-2200-220.

Цель обработки персональных данных:

Обеспечение выполнения уставной деятельности «МРСК Урала».

Перечень персональных данных, на обработку которых дается согласие субъекта персональных данных:

  • — фамилия, имя, отчество;
  • — место работы и должность;
  • — электронная почта;
  • — адрес;
  • — номер контактного телефона.

Перечень действий с персональными данными, на совершение которых дается согласие:

Любое действие (операция) или совокупность действий (операций) с персональными данными, включая сбор, запись, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передачу, обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение.

Персональные данные в ОАО «МРСК Урала» могут обрабатываться как на бумажных носителях, так и в электронном виде только в информационной системе персональных данных ОАО «МРСК Урала» согласно требованиям Положения о порядке обработки персональных данных контрагентов в ОАО «МРСК Урала», с которым я ознакомлен(а).

Согласие на обработку персональных данных вступает в силу со дня передачи мною в ОАО «МРСК Урала» моих персональных данных.

Согласие на обработку персональных данных может быть отозвано мной в письменной форме. В случае отзыва согласия на обработку персональных данных.

ОАО «МРСК Урала» вправе продолжить обработку персональных данных при наличии оснований, предусмотренных в п. 2-11 ч. 1 ст. 6 Федерального Закона от 27.07.2006 №152-ФЗ «О персональных данных».

Срок хранения моих персональных данных – 5 лет.

В случае отсутствия согласия субъекта персональных данных на обработку и хранение своих персональных данных ОАО «МРСК Урала» не имеет возможности принятия к рассмотрению заявлений (заявок).

Как магниты используются для выработки электроэнергии? — Выставка образцов — Новости

Как магниты используются для выработки электроэнергии?

Разница между турбиной& Генератор

Когда проводник помещается в изменяющееся магнитное поле, электроны в проводнике движутся, генерируя электрический ток. Магниты создают такие магнитные поля и могут использоваться в различных конфигурациях для выработки электроэнергии. В зависимости от типа используемого магнита вращающийся электрический генератор может иметь магниты, размещенные в разных местах, и может генерировать электричество по-разному. Большая часть используемой электроэнергии поступает от генераторов, которые используют магнитные поля для производства этого электричества.

Использование магнетизма для создания электричества

Хотя все большее количество электроэнергии вырабатывается солнечными панелями, а небольшое количество получается из батарей, большая часть электроэнергии поступает от генераторов, которые используют магнитные поля для создания электричества. Эти генераторы состоят из катушек проволоки, которые либо вращаются под действием магнитных полей, либо неподвижны вокруг вала с вращающимися магнитами. В любом случае катушки с проволокой подвергаются воздействию изменяющихся магнитных полей, создаваемых магнитами.

Магниты могут быть постоянными или электрическими. Постоянные магниты в основном используются в небольших генераторах, и у них есть то преимущество, что они не нуждаются в источнике питания. Электромагниты бывают из железа или стали, намотанных проволокой. Когда через провод проходит электричество, металл становится магнитным и создает магнитное поле.

Катушки проводов генераторов являются проводниками, и когда электроны в проводах подвергаются воздействию изменяющихся магнитных полей, они перемещаются, создавая электрический ток в проводах. Провода соединяются вместе, и электричество в конечном итоге уходит с электростанции и направляется в дома и фабрики.

Попытка построить вечный магнитный генератор

Когда в генераторе используются постоянные магниты, вам просто нужно повернуть вал генератора, чтобы произвести электричество. После того, как эти генераторы были впервые разработаны, люди думали, что они могут заставить генератор приводить в действие двигатель, который затем вращал бы генератор. Они думали, что если двигатель и генератор будут точно согласованы, они смогут построить магнитный источник энергии, который будет работать вечно как вечный двигатель.

К сожалению, 39 не работал. Хотя такие генераторы и двигатели очень эффективны, они все же имеют электрические потери в сопротивлении проводов и трение в подшипниках вала. Даже когда люди, проводившие эксперименты, заставляли генератор-двигатель работать некоторое время, в конце концов он останавливался из-за потерь и трения.

Как работает типичный генератор электростанции

На крупных электростанциях установлены большие генераторы размером с комнату, которые вырабатывают электричество с помощью магнитных полей из электрических магнитов. Обычно электромагниты устанавливаются на валу и подключаются к источнику электроэнергии. Когда включается электричество, электрические магниты создают мощные магнитные поля. Катушки с проволокой смонтированы вокруг вала. Когда вал с магнитами вращается, катушки с проволокой подвергаются воздействию изменяющихся магнитных полей, и в проводах генерируется электрический ток.

Можно использовать множество различных методов, чтобы валы генераторов вращались и производили электричество. В ветряных турбинах пропеллер вращает вал. На угольных и атомных электростанциях тепло от сжигания угля или ядерной реакции создает пар для запуска турбины, которая приводит в действие генератор. На электростанциях, работающих на природном газе, газовая турбина выполняет ту же работу. Электростанциям нужен источник энергии, который может заставить вращаться вал генератора, а затем магниты могут создавать магнитные поля, генерирующие электричество.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами по[email protected]

Сделай сам: вырабатывай собственное электричество — OpenLearn

Сделай сам

Генератор — это просто устройство, которое преобразует механическую энергию (полученную из угля, нефти, природного газа, ветра, воды, ядерных реакций или других источников) в электрическую энергию. Здесь мы опишем, как использовать легкодоступные материалы для изготовления простого генератора. Хотя его мощности будет достаточно только для того, чтобы зажечь небольшую лампочку, он работает по тем же основным принципам, что и генераторы электростанций, которые снабжают электричеством дом.

Как работает генератор

Когда электрический ток течет по проводу, он создает вокруг провода трехмерное магнитное силовое поле, подобное тому, которое окружает стержневой магнит. Магниты также окружены подобным трехмерным полем. Это можно «увидеть» в двух измерениях, если на лист бумаги, помещенный над магнитом, насыпать железные опилки. Опилки выстраиваются вдоль линий магнитной силы, окружающих магнит.

Двумерное представление магнитного поля вокруг стержневого магнита.Стрелки указывают направление силовых линий магнитного поля. N (север) и S (юг) указывают на полюса магнита, где сосредоточены силовые линии. Северный полюс магнита будет отталкивать северный полюс компаса или другого стержневого магнита, а его южный полюс будет притягивать северный полюс компаса или другого стержневого магнита.

Самый простой генератор состоит всего лишь из катушки с проволокой и стержневого магнита. Когда вы проталкиваете магнит через середину катушки, в проводе возникает электрический ток.Ток течет в одном направлении, когда магнит вдавливается, и в другом направлении, когда магнит удаляется. Другими словами, вырабатывается переменный ток. Если вы держите магнит абсолютно неподвижно внутри катушки, ток вообще не генерируется. Другой способ получения тока состоит в том, чтобы магнит вращался внутри катушки или катушка вращалась вокруг магнита.

Этот метод получения электричества, называемый индукцией, был открыт Майклом Фарадеем в 1831 году.Он обнаружил, что чем сильнее были магниты, тем больше витков проволоки в катушке, и чем быстрее двигался магнит или катушка, тем больше создаваемое напряжение. Фарадей также заметил, что катушка наматывается на металлический сердечник более эффективно, так как это помогает концентрировать магнитное поле.

Напряжение и ток

Что означают электрические термины напряжение (измеряется в вольтах) и ток (измеряется в амперах, часто сокращается до ампер)? Представьте, что электрический ток, протекающий по токопроводящему проводу, подобен автомобилям, движущимся по автомагистрали.Автомагистраль — это провод, а напряжение — скорость, с которой движутся автомобили. Ток соответствует количеству автомобилей, проезжающих данную точку каждую секунду.

Когда ток течет по проводу, электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии, такие как тепло в нагревательном элементе, свет от нити накаливания лампы или звук из громкоговорителя. Электрический ток можно также заставить производить механическую энергию, что и происходит в электродвигателе. Таким образом, двигатель — это просто генератор, работающий в обратном направлении.

Создание собственного генератора

Что вам понадобится
  • картон
  • Железный гвоздь длиной 15 см, диаметром 6 мм и большой шляпкой
  • Болт длиной 8–10 см и диаметром 6 мм и гайка
  • Эмалированная медная проволока длиной 25 м (30 swg или диаметром около 0,3 мм)*
  • Магнит кнопки E825 Eclipse (с крепежным отверстием)*
  • Лампа фонарика 6 В, 0,06 А и держатель лампы*
  • рулон изоляционной ленты*
  • ручная дрель

* Можно приобрести в магазинах «Сделай сам» или в магазинах электроники.

 

простой генератор

Что делать

Ваш генератор будет состоять из катушки, прикрепленной к вращающемуся магниту.

  1. Вырежьте два картонных диска диаметром примерно 3 см и проделайте в центре каждого отверстие диаметром 4–5 мм. Вставьте гвоздь в отверстие и подтолкните один диск к его головке. Следующие 2–3 см поверхности ногтя покройте парой слоев изоляционной ленты.
  2. Наденьте другой диск, пока он не упрется в ленту, а затем намотайте еще ленты на другую сторону, чтобы зафиксировать положение таким образом, чтобы расстояние между картонными дисками не превышало 2–3 см. Размотайте примерно 30 см провода с катушки, чтобы сформировать провод от катушки, и начните наматывать оставшийся провод на изоляционную ленту между двумя картонными дисками. Для отслеживания может быть полезно делать отметку на листе бумаги после каждых 100 оборотов. Количество витков не критично, но чем больше, тем лучше; 1 500 должно хватить.
  3. Покрыв ноготь одним слоем витков, продолжайте наращивать слои один поверх другого. Вам не нужно делать особенно аккуратную работу.
  4. После примерно 1 500 витков оставьте около 30 см провода свободным на другом конце, а затем накройте обмотки изоляционной лентой. Удалите около сантиметра изоляции с двух концевых проводов, соскоблив эмаль, и подсоедините их к патрону лампы. Вставьте лампочку в держатель.
  5. Пропустите болт через отверстие, просверленное в основании магнита, и закрепите его, затянув гайку.Закрепите болт в патроне ручной дрели. Далее закрепите острый конец гвоздя в тисках (или между двумя тяжелыми книгами) так, чтобы он располагался горизонтально. Поднесите магнит примерно на 1 мм к шляпке гвоздя, которая должна быть немного смещена от центра вращающегося магнита. Убедитесь, что зазор между магнитом и шляпкой гвоздя как можно меньше, но не настолько, чтобы они соприкасались. Совет здесь — положите руку, удерживающую неподвижную часть дрели, на столешницу, чтобы она была как можно более устойчивой.

     

    Как можно быстрее поверните ручку дрели, и лампочка должна загореться. Генерировать электричество действительно так просто!

Генераторы для велосипедов и автомобилей

Автомобили нуждаются в источнике постоянного тока для управления зажиганием, освещением, стеклоочистителями и т. д. Он генерируется генератором переменного тока, который механически соединен с двигателем. Устройство, называемое выпрямителем, используется для преобразования выходного переменного тока в постоянный.Регулятор также должен быть установлен для управления током, чтобы выходное напряжение генератора продолжало соответствовать напряжению аккумуляторной батареи автомобиля при изменении частоты вращения двигателя.

Динамо-машина на велосипеде, которая вырабатывает электричество во время езды, является еще одним примером генератора. Его основная конструкция точно такая же, как и у описанного выше самодельного генератора.

динамо-машина для велосипеда

 

 

Изучите бесплатный научный курс

  • Наука о ядерной энергии

    Этот бесплатный курс «Наука о ядерной энергии» углубится в науку, лежащую в основе ядерной энергетики, и объяснит, что происходит внутри ядерного реактора и что означает радиоактивность элемента.В нем будут рассмотрены некоторые риски производства ядерной энергии и рассмотрены аргументы за и против включения ее в будущее энергетическое планирование, а также рассмотрены другие потенциальные будущие решения.

    Узнать больше чтобы получить более подробную информацию о науке о ядерной энергии
  • Этика в науке?

    Этот бесплатный курс «Этика в науке»? обсуждает, как ученые несут моральную и этическую ответственность за рассмотрение вопроса о том, следует ли им проводить эксперимент.В этом кратком курсе вы узнаете о первых клинических испытаниях, предпринятых для цинге и оспе и понять, насколько более строгими являются сегодняшние клинические испытания. Вы проведете собственное онлайн-исследование неэтичного ученого и, наконец, рассмотрите некоторые современные моральные дилеммы в науке.

    Узнать больше получить доступ к более подробной информации об этике в науке?
  • Оценка современной науки

    В нем будут рассмотрены способы развития научных знаний, их рецензирования и распространения.Вторая половина курса будет более подробно посвящена конкретной научной теме — пластику — и даст вам возможность попрактиковаться в этих навыках, рассмотрев социальное влияние темы, составив глоссарий незнакомых терминов и оценив соответствующие источники информации.

    Узнать больше чтобы получить доступ к более подробной информации об оценке современной науки

Как преобразовать магнетизм в электричество — электромагнитная индукция

При перемещении катушки поперек магнитного поля возникает ток (см. изображение ниже).Это называется электромагнитной индукцией. Направление тока зависит от того, как перемещается катушка. Ток, создаваемый в, называется индуцированным током.

Электромагнитный ток играет ключевую роль в работе трансформаторов, электродвигателей генераторов и соленоидов. Майклу Фарадею обычно приписывают открытие индукции в 1831 году. Он сформулировал, что электродвижущая сила (ЭДС), создаваемая вокруг замкнутого пути, пропорциональна скорости изменения магнитного потока на любой поверхности, ограниченной этим путем (упростите это) .Это означает, что электрический ток будет индуцироваться в любой цепи при изменении магнитного потока через поверхность проводника. Это применимо независимо от того, изменяется ли само поле по силе или через него проходят проводники.

Генератор

Важным применением электромагнитной индукции является генератор. Генератор — это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую (см. виды энергии). Генераторы на электростанциях отвечают за производство 99% (проверьте это) энергии, используемой в Соединенных Штатах.Простой генератор состоит из проволочной петли, расположенной между полюсами магнита. Петля прикреплена к стержню или оси, которая может вращаться. Когда петля провода вращается или пересекает силовые линии магнитного поля, индуцируется электрический ток. Поскольку проволочная петля продолжает вращаться, будет точка, в которой проволока будет параллельна силовым линиям магнитного поля. В этот момент ток не вырабатывается. Дальнейшее вращение перемещает петлю в положение, когда силовые линии пересекаются в противоположном направлении.Это приведет к тому, что направление тока будет течь в противоположном направлении. Поскольку направление тока меняется с каждым поворотом петли, ток называется переменным током (AC) —

.

Нужно несколько изображений на этой странице.

почему переменный ток меняется 120 раз в секунду?

Что такое трансформатор?

Трансформатор – это устройство, повышающее или понижающее напряжение переменного тока.Ток в одной катушке индуцирует ток в другой катушке.

Трансформатор состоит из двух катушек (одна катушка — первичная, другая — вторичная), намотанных на металлический сердечник. (см. изображения —) Когда переменный ток проходит через первичную катушку и магнитное поле в наведенном — электромагнитная индукция вызывает ток во вторичной катушке. Если количество витков провода одинаково в обеих катушках, индуцированное напряжение будет одинаковым во вторичной катушке.Если количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной, напряжение во вторичной обмотке будет больше. Это пример повышающего трансформатора. Посмотрите, как работают трансформаторы

 


Магниты, металл и движение – упрощенное производство электроэнергии

Производство электроэнергии на электростанции – это огромная и сложная операция. Тысячи тонн топлива, миллионы галлонов воды, высокие температуры и невероятно высокое давление — все это используется во вращающихся турбинах и вращающихся генераторах, которые, в свою очередь, вырабатывают электричество.

Но разобрать его до основ и получить электричество относительно просто. Все, что нужно, это магнит, металл и движение.

Превращение движения в электричество

Британский ученый Майкл Фарадей впервые осознал взаимосвязь между магнитными полями и электричеством в 1831 году. Он заметил, что когда магнит движется через медную катушку, по проводам течет ток. То же самое происходит, если провода двигаются, а магнит статичен. Важно только то, что в магнитном поле есть движение, позволяющее преобразовывать кинетическую энергию в электрическую.Это простое наблюдение до сих пор лежит в основе того, как во всем мире вырабатывается электричество.

Чтобы воспроизвести этот процесс в миниатюре, мы можем использовать вращающиеся медные провода и обычный магнит. В этом масштабе индуцируемый электрический ток очень мал — его недостаточно даже для питания светодиодной лампы. Однако амперметр показывает крошечное напряжение, проходящее по проводам. Это возможно из-за связи между магнитными полями и электрическими токами.

Как электроны создают электричество

Ключ к тому, как магнитные поля преобразуют движение в электрические токи, находится в атомах.Ядро каждого нейтрального атома состоит из статических нейтронов и протонов, вокруг которых вращаются электроны. Однако с помощью правильной внешней силы электроны могут быть стимулированы, что заставляет их отрываться от атома и запускать цепную реакцию, которая выбивает другие электроны на свободу, в свою очередь создавая электрический ток.

Магнит может обеспечить эту внешнюю силу. Например, пропускание магнитного поля через медные провода отрывает электроны от их атомов меди и направляет их в одном направлении.

Металлы хорошо проводят электричество, потому что их атомы слабее удерживают свои электроны, чем такие материалы, как дерево или стекло, что облегчает их освобождение магнитным полем.

Скорость, с которой магнитное поле проходит через атомы, влияет на то, сколько электронов отрывается от них. Если в магнит вкладывается больше кинетической энергии и он проходит быстрее, освобождается больше электронов и течет больший ток.

Увеличение генерации

Именно этот простой принцип магнитов, металла и движения питает большую часть мира, но на электростанциях он масштабируется и оптимизируется для обеспечения огромного количества электроэнергии.

Каждый из генераторов Drax мощностью более 600 мегаватт содержит 120-тонный ротор, который действует как очень сильный электромагнит. Он находится внутри статора, который весит 300 тонн и содержит 84 медных стержня длиной 11 метров.

Пар высокого давления используется для вращения ряда турбин, которые, в свою очередь, вращают ротор и его магнитное поле со скоростью 3000 об/мин. Когда он вращается, в его статоре индуцируется напряжение с частотой 50 циклов в секунду (что задает частоту для всей сети — 50 Гц), посылая электроны через стержни статора, по которым течет огромный электрический ток.

Это то же самое почти во всех формах производства электроэнергии, использующих вращающийся генератор, от ветра и гидроэнергетики до атомной энергии и биомассы. Солнечная генерация является исключением, но она использует тот же принцип выбивания электронов.

Вместо использования магнитного поля для отрыва электронов от атомов металла солнечные панели используют фотоны солнечного света для высвобождения электронов из отрицательно заряженного слоя кремниевой пленки. Затем они притягиваются к слою позитивной пленки, которая создает электрический ток, который собирается и направляется от каждой солнечной панели.

В своей основе производство электроэнергии является простым, и даже когда мир переключается на менее углеродоемкие средства производства, простая концепция использования магнита, металла и движения останется в его основе

Молекулярные выражения: электричество и магнетизм

Генераторы и двигатели
Основное магнитное поле

Магниты — это куски металла, способные притягивать к себе другие металлы.У каждого магнита есть два полюса: северный и южный. Как и электрические заряды, два одинаковых магнитных полюса отталкивают друг друга; в то время как противоположные магнитные полюса притягиваются друг к другу. Магниты имеют непрерывную силу вокруг себя, известную как магнитное поле. Это поле позволяет им притягивать другие металлы. Рисунок 1 иллюстрирует эту силу с использованием стержневых и подковообразных магнитов.

Форма магнита определяет путь силовых линий. Обратите внимание, что сила на рисунке 1 состоит из нескольких линий, движущихся в определенном направлении.Можно сделать вывод, что линии идут от северного полюса магнита к южному. Эти силовые линии часто называют магнитным потоком. Если стержневой магнит теперь изогнут, чтобы сформировать подковообразный магнит, северный и южный полюса теперь находятся напротив друг друга. Обратите внимание, что в подковообразном магните силовые линии теперь прямые и проходят от северного полюса к югу. Будет показано, как генераторы и двигатели используют эти силовые линии для выработки электричества, а также механического движения.

Магнитные поля вокруг проводников

Когда ток течет по проводнику, магнитное поле окружает проводник. По мере увеличения тока увеличивается и количество силовых линий в магнитном поле (рис. 2).

Правило правой руки помогает продемонстрировать взаимосвязь между током в проводнике и направлением силы. Возьмите проволочный проводник в правую руку, положите большой палец на провод, направленный вверх, и обхватите провод четырьмя пальцами.Пока большой палец находится в направлении, в котором ток течет по проводу, пальцы скручиваются вокруг провода в направлении магнитного поля. Рисунок 3 демонстрирует правило правой руки.

Полярность катушек, пересекающих силовые линии

Проводник можно скрутить в катушку, которая эффективно производит ток при разрезании силовых линий в магнитном поле. Чем больше витков в этой катушке, тем сильнее магнитное поле.Кроме того, если катушку намотать на кусок железа, ток станет еще сильнее.

Когда нужно выяснить, какие полюса в проводнике какие, важно заметить, в какую сторону повернуты катушки, чтобы применить правило правой руки. Кроме того, всегда следует смотреть, какая сторона катушки подключена к положительной клемме источника питания, такого как батарея, а какая сторона подключена к отрицательной. Рисунок 4 иллюстрирует четыре различных сценария и соответствующие полюса.

Когда проводник пересекает силовые линии в магнитном поле, он генерирует ток. Этот метод индукции тока называется индукцией. Есть три правила индукции:

  1. Когда проводник пересекает силовые линии, он индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) или напряжение.
  2. Чтобы это произошло, либо магнитное поле, либо проводник должны двигаться.
  3. При изменении направления резания поперек магнитного поля меняется и направление ЭДС индукции.

Соответственно, закон Фарадея гласит, что индуцированное напряжение может быть определено количеством витков в катушке и скоростью, с которой катушка пересекает магнитное поле. Следовательно, чем больше витков в катушке или чем сильнее магнитное поле, тем больше индуцированное напряжение.

Кроме того, ток меняет направление в зависимости от того, каким образом он пересекает магнитное поле. Как показано на рис. 5, катушка, пересекающая основное магнитное поле по часовой стрелке, сначала приведет к возникновению тока положительной полярности, но поскольку она пересекает то же поле в противоположном направлении во второй половине своего витка, полярность становится отрицательной.

Когда ток многократно переключается с положительного на отрицательный, это называется переменным током или переменным током. Переменный ток будет объяснен более подробно позже.

Постоянный ток

Когда ток постоянный (D.C.), а не переменный (AC), полярность этого тока никогда не меняет направление. Обычно, когда катушка поворачивается по часовой стрелке, первые 180 градусов поворота приводят к тому, что индуцированный ток идет в положительном направлении.Однако, как упоминалось выше, вторые 180 градусов приводят к тому, что индуцированный ток идет в отрицательном направлении. В постоянном токе ток всегда течет в положительном направлении. Как это возможно? При индуцировании постоянного тока необходимо использовать какой-то механизм, чтобы убедиться, что катушки пересекают магнитное поле только в одном направлении, или что схема использует ток только от катушки, разрезающей в этом одном направлении. В таких устройствах, как генераторы постоянного тока, используется механизм, называемый коммутатором, для поддержания тока в одном направлении.На рис. 6 показан постоянный ток в виде синусоиды. Обратите внимание, что ток никогда не имеет отрицательной полярности и поэтому всегда течет в положительном направлении.

Генераторы постоянного тока

Генератор представляет собой устройство, преобразующее механическую энергию вращения в электрическую энергию.

Простые генераторы постоянного тока состоят из нескольких частей, включая якорь (или ротор), коммутатор, щетки и обмотку возбуждения.Различные источники могут подавать механическую энергию на генератор постоянного тока для вращения его якоря. Коммутатор преобразует переменный ток (AC) в постоянный, когда он протекает через якорь.

Стационарные щетки, представляющие собой графитовые соединители на генераторе, образуют контакт с противоположными частями коллектора. Когда катушка якоря вращается, она пересекает магнитное поле, и индуцируется ток. На первом полуобороте катушки якоря (по часовой стрелке) контакты между коммутатором и щетками меняются местами, или, говоря иначе, первая щетка теперь касается противоположного сегмента, которого она касалась на первом полуобороте, а вторая щетка касается сегмента, противоположного тому, которого она коснулась на первом полуобороте.Делая это, щетки удерживают ток в одном направлении и доставляют его к месту назначения и обратно.

Двигатели постоянного тока

Двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Двигатели и генераторы постоянного тока устроены очень похоже. Сначала они функционируют почти противоположным образом, потому что генератор создает напряжение, когда проводники пересекают силовые линии в магнитном поле, в то время как двигатели создают крутящий момент — крутящее усилие механического вращения.Простые двигатели имеют плоскую катушку, по которой течет ток, который вращается в магнитном поле. Двигатель действует как генератор, поскольку после запуска он создает противоположный ток, вращаясь в магнитном поле, что, в свою очередь, приводит к физическому движению.

Это достигается, когда проводник проходит через магнитное поле, затем противоположные поля отталкивают друг друга, вызывая физическое движение. Правило левой руки можно использовать для объяснения работы простого двигателя (рис. 9).Указательный палец указывает направление магнитного поля, средний палец указывает направление тока, а большой палец показывает, в какую сторону вынужден будет двигаться проводник.

Двигатель с самовозбуждением создает собственное возбуждение. У шунтового двигателя поле параллельно цепи якоря, а у последовательного двигателя поле последовательно с якорем.

Когда проводник сгибается в катушку, физическое движение совершает цикл вверх и вниз.Чем больше изгибов в катушке, тем менее пульсирующим будет движение. Это физическое движение называется крутящим моментом и может быть измерено уравнением:

T = кт Q ia

T = крутящий момент

кт = константа в зависимости от физических размеров двигателя

Q = общее количество линий потока, поступающих на якорь от одного полюса N

ia = ток якоря

Переменный ток

Подобно процессу производства постоянного тока, процесс производства переменного тока требует, чтобы петля проводника вращалась в магнитном поле.На самом деле процесс одинаков для обоих типов тока, за исключением того, что переменный ток никогда не превращается в постоянный с помощью коммутатора. Проводниковая петля или катушка разрезает силовые линии в магнитном поле, индуцируя переменное напряжение на своих клеммах. Каждый полный оборот петли называется «циклом». Волна переменного тока изображена на рисунке 10.

Обратите внимание, какой отрезок волны состоит из одного цикла, а какой является частью волны от точки А до следующей точки А.Если мы разделим волну на четыре равные части, деления произойдут в точках A, B, C и D. Мы можем прочитать виток катушки и то, как он связан с производимой волной. От А до В — первая четверть витка катушки, от В до С — вторая четверть витка, от С до D — третья четверть витка, а от D до А — последняя четверть витка.

Важно отметить, что отметки градусов на горизонтальной оси относятся к электрическим градусам и не являются геометрическими. Пример выше относится к однополюсному генератору.Однако, если бы это был двухполюсный генератор, то 1 цикл происходил бы на каждые 180 градусов, а не на 360 градусов, и так далее.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока или генератор переменного тока вырабатывает переменный ток, что означает многократное изменение направления полярности тока. Для этого типа генератора требуется катушка, пересекающая магнитное поле, и он прикреплен к двум токосъемным кольцам, соединенным со щетками. Щетки передают ток к месту назначения нагрузки и от него, замыкая таким образом цепь.

Во время первого полуоборота катушка пересекает поле вблизи северного полюса магнита. Электроны поднимаются по проводу, и нижнее токосъемное кольцо становится положительно заряженным. Когда катушка обрывается около южного полюса провода во время второго полуоборота, нижнее токосъемное кольцо становится отрицательно заряженным, и электроны движутся по проводу. Чем быстрее вращается катушка, тем быстрее движутся электроны, или, другими словами, тем больше увеличивается частота, или чем больше герц в секунду, тем сильнее ток.

Двигатель переменного тока

Двигатель переменного тока аналогичен двигателю постоянного тока, за исключением нескольких характеристик. Вместо поля ротора, изменяющегося каждые пол-оборота, поле статора меняется каждые пол-оборота.

Существует несколько различных типов двигателей переменного тока. Наиболее распространенным типом является многофазный асинхронный двигатель, который содержит статор и ротор, где статор присоединен к А.С. поставка. Когда обмотка статора находится под напряжением, создается вращающееся магнитное поле. ЭДС индуцируется, когда поле проходит через катушки индуктивности и через них протекает ток. Таким образом, крутящий момент воздействует на проводники ротора, несущие ток в статоре.

ВЕРНУТЬСЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНИТИЗМ ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2022 автор Майкл В. Дэвидсон и Университет штата Флорида.Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения владельцев авторских прав. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми правовыми положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт поддерживается нашим

Группа графического и веб-программирования
в сотрудничестве с Optical Microscopy в
Национальной лаборатории сильного магнитного поля.
Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:19
Количество обращений с 29 марта 1999 г.: 348715

Магниты питают мир: производство электроэнергии

Когда вы включаете свет в офисе щелчком выключателя, вы можете поблагодарить магнит.Или, если быть более точным, целую кучу магнитов. Это потому, что электричество, питающее эти лампы, вырабатывается на электростанции, которая использует серию магнитов для выработки электроэнергии.

Конечно, магниты не генерируют электричество сами по себе. На самом деле, должно произойти много процессов и требуется много механизмов, прежде чем электрический ток будет создан и доставлен в ваш бизнес.

Создание электричества с помощью магнитов

Чтобы получить электрическую энергию, сначала нужно обуздать механическую энергию.На многих электростанциях по всей стране это означает, что нужно начинать с тепловой энергии (часто угля, газа или атомной энергии). Используя эти источники топлива, электростанции нагревают воду для производства пара. При высоких температурах и под экстремальным давлением пар вращает огромные турбины. Также можно вращать турбины, используя другую форму энергии, например, ветер или стремительную воду из близлежащей реки.

Когда турбины приходят в движение, они либо вращают магниты вокруг витков проволоки, либо витки проволоки вокруг магнитов — возможна любая установка.В этом движении вырабатывается электричество.

Вот как это работает: некоторые металлы, такие как медь и алюминий, имеют относительно свободные электроны. Магнитные поля способны толкать и притягивать эти электроны. Когда магниты движутся вокруг витков проволоки, электроны в проводах возбуждаются и перемещаются от одного атома к другому, создавая электрический ток.

Однако электростанции обычно не используют редкоземельные магниты, такие как неодим или самарий-кобальт.Вместо этого они создают свои собственные магнитные поля с помощью соленоидов. Соленоид обычно представляет собой железный сердечник, обернутый медной или алюминиевой проволокой. Под напряжением даже небольшой соленоид может создать невероятно сильное магнитное поле — даже более мощное, чем неодимовый магнит того же размера.

С более сильным магнитным полем электростанции способны производить больше электроэнергии, особенно когда они увеличивают скорость турбин или размер проволочных катушек.

Как добраться до дома и офиса

После создания электрического тока он проходит через трансформаторы, где напряжение повышается, так что электричество может передаваться на большие расстояния.Оттуда электрический заряд распространяется по линиям электропередачи, которые могут простираться на сотни миль. Эти линии электропередач ведут к подстанциям, где напряжение снижено с десятков тысяч вольт. Затем электричество проходит по линиям электропередач к распределительным трансформаторам, которые снова понижают напряжение. Напряжение сейчас находится на подходящем уровне для большинства домов и офисов, 120/240 вольт или 120/208 вольт.

Магниты с вершиной

Хотя большинство электростанций предпочитают соленоиды для создания магнитных полей, ветряные мельницы часто используют мощные редкоземельные магниты — такие же, как в офисе, в мастерской или в классе.Ознакомьтесь с широким выбором редкоземельных магнитов Apex Magnet, чтобы узнать, как мы можем помочь вашему бизнесу повысить эффективность или создать бесконечное образовательное развлечение.

 

Вопросы и ответы. Создают ли вращающиеся магниты энергию? Где я могу найти больше информации по этому вопросу?

Создают ли вращающиеся магниты энергию? Где я могу найти больше информации по этому вопросу?

Первый закон термодинамики состоит в том, что материя/энергия не может быть «создана» или уничтожена. Мы можем преобразовывать энергию из одной формы в другую.Например, в автомобиле мы преобразуем химическую энергию (фактически энергию связи электронов) в тепло, которое, в свою очередь, преобразуется в кинетическую энергию (движение).

На ваш вопрос есть аналогичный ответ. Когда вы вращаете магнит, вы используете кинетическую энергию для его перемещения. Эту кинетическую энергию можно преобразовать в электрическую, воспользовавшись свойствами электромагнетизма. Поскольку вы не можете «создать» энергию, количество производимой электроэнергии всегда будет таким же или меньшим, чем количество энергии, которое вы вложили.На самом деле, это не может быть точно таким же, потому что всегда есть хоть какая-то энергия, преобразованная в тепло при трении. Эта потеря энергии приводит к «эффективности» преобразования энергии, которая составляет менее 100%. Классическим применением вашего примера является электрический генератор.

Одним из самых полезных и прекрасно симметричных физических принципов является связь между электричеством и магнетизмом. Эту связь можно описать так. Электроны чувствуют силу магнитного поля.Это потому, что электроны ведут себя как крошечные магниты с северным и южным полюсами. Таким образом, магнитное поле будет воздействовать на электроны в этом поле. Если поле движется, электроны в нем будут пытаться двигаться. И наоборот, если у нас есть электроны в движении (например, электрический ток в проводе), эти движущиеся заряды создают магнитную силу (из-за их магнитоподобного свойства). Итак, если вы приклеите магнит к оси и повернете ось, вы создадите вращающееся магнитное поле. Поместите отрезок проволоки вокруг вращающегося магнита, и в проводе возникнет электрический ток (движущиеся электроны).Это называется индукцией. Если вы обмотаете провод несколько раз, вы увеличите величину индуцируемого тока. Вы можете убедиться в этом, если у вас есть очень чувствительный амперметр для измерения тока. Теперь мы также можем взять отрезок провода и смотать его, а затем пропустить через него электрический ток. Из-за магнитных свойств электронов эта катушка становится электромагнитом. И мы могли бы пойти еще дальше. Возьмите этот электромагнит и раскрутите его (мы будем использовать так называемые контактные кольца, чтобы наши провода не скручивались), и вы получите еще одно вращающееся магнитное поле, из которого вы сможете индуцировать электричество.

Следующее, о чем мы должны поговорить, это идея постоянного и переменного тока, для которой у нас нет места. Но есть много хороших веб-сайтов, где вы можете получить больше информации по этой теме. Вот некоторые из них, с которыми я столкнулся: генератор переменного тока, генераторы, магнетизм.

Автор:

Кейт Уэлч, Группа радиологического контроля (Другие ответы Кейт Уэлч)

Связанные страницы:

Если энергия формируется генератором, то как генератор формирует энергию?

Инновации MyGov | Магнитный генератор электричества

Автор: ДХИРАДЖ КУМАР, Дата публикации: 29 ноября 2018 г.

Что такое магнитный генератор электроэнергии? Это устройство, вырабатывающее электричество. Особенность магнитного генератора электричества 1. Время жизни электроэнергии. 2. Генерируйте электричество в любом месте, например, дома, в офисе, в магазине и т. Д. 3. Это освобождает от счетов за электричество и экономит деньги и время для всех людей, которые оплачивают счета за электричество. 4. Используется для работы с электрической машиной. 5. Низкая стоимость покупки. 6. Это устройство имеет долгий срок службы. 7.Это устройство очень эффективно в сельской местности, где нет электричества. 8. Он мощный и эффективный в использовании. Об устройстве. Стойка A и стержень B установлены на поверхности. Динамо и вращатель установлены со стержнем A и стержнем B соответственно. Соединение ролика и металлической пластины с динамо-машиной и вращателем соответственно. Нижний магнит соединен с роликом и вращателем со стержнем A и стержнем B. Соединение стержня C и стержня D с полюсом B. Верхнее соединение магнита на металлической пластине. Работающий Когда нижний магнит падает из точки R в точку S, металлическая магнитная пластина перемещается влево, а верхняя металлическая магнитная пластина притягивается к нижнему магниту, после чего ролик вращается и вырабатывает электричество с помощью динамо-машины. Когда нижний магнит находится в точке S, металлическая магнитная пластина остается слева. стороны, и когда нижний магнит находится в точке R, металлическая магнитная пластина остается с правой стороны. Нижний магнит падает вниз под действием силы тяжести. Точки Q и точка P останавливают вращатель с помощью стержня C и стержня DЭтот процесс будет продолжаться. Позволять Время = 1 с, расстояние = 100 м, скорость = 100 м/с При массе 10 кг Сила = 10×9,8 Н

  • Автор: ДХИРАДЖ КУМАР
  • Текущая стадия инноваций: Этап прототипа
  • Источник: Через опыт
  • При поддержке: Самофинансирование
  • Сектор: Повседневная жизнь
  • Техническое вмешательство:
  • 7 8 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.