что это такое, первые генераторы электрического тока, виды и принцип работы

Динамо-машина, или генератор электрического тока, — это устройство, которое преобразует в электрическую энергию другие состояния энергии: тепловую, механическую, химическую. До сегодняшнего дня остаются популярными велосипедные генераторы, питающие фары и задние фонари.

Первый образец генератора постоянного тока, или униполярного динамо, был предложен в далеком 1832 году Майклом Фарадеем, когда он только открыл явление электромагнитной индукции. Это был так называемый «диск Фарадея» — простейший генератор постоянного тока. Статором в нем служил подковообразный магнит, а в качестве ротора выступал вращаемый вручную медный диск, ось и край которого пребывали в контакте с токосъемными щетками.

Принцип работы генератора электрического тока

Основной принцип работы генератора постоянного тока зависит от воздействия раздела энергии на магнитный поток основного полюса и, соответственно, от получаемого с коллектора напряжения при неизменном положении щеток на нем.

У аппаратов, которые оснащены добавочными полюсами, элементы располагаются таким образом, чтобы токораздел полностью совпадал с геометрической нейтральностью. Благодаря этому, он будет смещаться по линии вращения якоря в положение оптимальной коммутации с последующим закреплением щеткодержателей в таком положении.

Динамо-машина генерирует электрическую энергию благодаря принципу электромагнитной индукции. Обычно такое устройство конвертирует именно механические воздействия прямо в электрические импульсы. В его составе — ротор (открытая проволочная обмотка) и статор, в котором расположены полюса магнита. Ротор, не прекращая движения, все время вращается в силовом магнитном поле, что неизбежно приводит к возникновению тока в обмотке.

Схему своего устройства динамо-машина представляет следующую. Вращающийся проводник, или ротор, пересекает магнитное поле и в нем генерируется ток. Концы ротора подведены к кольцу (коллектор), через них и прижимные щётки ток перемещается в электрическую сеть.

Электрический ток в динамо машине

Образующийся ток в проводнике будет иметь наибольшее значение при условии, если ротор располагается перпендикулярно магнитным линям. Чем больше поворот проводника, тем сила тока будет меньше. И наоборот. То есть, процесс вращения проводника в магнитном поле вынуждает генерируемый электрический ток менять направление за один оборот ротора два раза. Благодаря этому свойству такой род тока стали называть переменным.

Динамо-машина для выработки постоянного тока построена на таком же принципе, как и для переменного тока. Разницу можно заметить лишь в деталях, когда концы металлического провода закрепляют не к кольцам, а подсоединяют к полукольцам. Такие полукольца обязательно изолируются между собой, что при вращении проводника делает возможным контактировать со щёткой переменно то одно полукольцо, то другое. Значит, в щётки вырабатываемый ток будет поступать исключительно в одном направлении, одним словом — ток будет постоянным.

Как собрать динамо машину?

Динамо-машина своими руками собирается быстро. Основанием для будущего генератора будет служить деревянная доска толщиной около 30 мм и площадью 150 на 200 мм. Двумя шурупами на неё крепится корпус так, чтобы электромагниты располагались по горизонтали, один против другого. Затем, сквозь прикреплённый к корпусу подшипник продевается ось якоря, который закрепляется на своём месте между электромагнитами. С внутренней стороны подшипниковой стойки продевают щётки, вставляют второй конец оси якоря. На этом конце закрепляют коллектор.

Перед прикреплением подшипниковой стойки к основанию, якорь нужно выровнять таким образом, чтобы его вращение между электромагнитами не задевало их. Щётки должны располагаться поперёк башмаков электромагнитов и закрепляться на подшипнике. На свободном конце ротора прикрепляется небольшой шкив.
Электромонтаж устройства заключается в соединении концов обмоток для электромагнитов со щётками. Также к ним соединяют отрезки гибкого провода для сообщения устройства с внешней цепью.

Генератор и велосипед

Свою мощность динамо-машина для велосипеда демонстрирует в зависимости от скорости вращения. Например, недостаточно быстрое вращение или остановка велосипеда прекращает питать фонарь или иное устройство. Но при высокой скорости лампочки способны перегореть раньше срока выработки ресурса.

Различают несколько разновидностей велосипедных электрических генераторов:

• Втулочный тип встраивается во втулку колеса. Конструктивно состоит из статичного сердечника на оси и обращающегося многополюсного магнита в форме кольца. Их стоимость больше, она компенсируется бесшумной работой и эффективностью.
• Бутылочный тип наиболее популярный. Схожее с формой бутылки устройство оснащено небольшим колёсиком, что приводится в движение посредством трения о боковину резиновой покрышки колеса.

Кареточный генератор устанавливается рядом с кареточным стаканом, ниже перьев рамы. Движение подпружиненного ролика осуществляется благодаря трению о протектор покрышки. Следует упомянуть, что кареточная и бутылочная динамо машина перестают работать, попадая в мокрые условия.

Динамо-машина как альтернативный источник электричества

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Некрасов И.С. 1

---

1МАОУ «СОШ № 2» город Заводоуковск

Мариничева Е.Б. 1

---

1МАОУ «СОШ № 2» город Заводоуковск

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

В третьем классе, работая над проектом «Природное электричество», я изучал возможности получения электричества из фруктов, овощей, земли и воды (Приложение I, II). В этом году я продолжил знакомство с электричеством и попробовал собрать динамо-машину, которая преобразует физическую энергию в электрическую.

Цель исследования: определение опытным путём, возможно ли изготовить динамо-машину из подручных средств, действительно ли она работает.

Задачи исследования:

Узнать, что такое электрический генератор.

Собрать динамо-машину из подручных материалов.

Провести опыт по преобразованию механической энергии в электрическую.

Методы исследования:

Описательный метод. Включает в себя сбор информации, фактического материала из печатной литературы и Интернета, беседа с учителем физики.

Исторический метод. Поможет осмыслить полученные факты, сопоставив их с ранее известными результатами.

Экспериментальный метод. Позволит узнать, возможно ли получение электричества с помощью динамо-машины, доказать или опровергнуть гипотезу.

Гипотеза: предположим, что собранная из подручных средств динамо-машина, даст достаточное количество электрической энергии, чтобы загорелась светодиодная лампочка.

В ходе проведённых опытов и экспериментов, выяснили, что рабочую динамо-машину возможно собрать из подручных средств.

Динамо-машина, как альтернативный источник электричества

Некрасов Игорь Сергеевич

Россия,Тюменская область, Заводоуковский городской округ, город Заводоуковск, Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение Заводоуковского городского округа

«Заводоуковская средняя общеобразовательная школа № 2», 4 «А» класс.

Научная статья.

Глава 1. Что такое электрический генератор?

Электрический генератор — устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию (Приложение III).

Предельно автономный тип — это ручные электростанции. В них механическое движение получается за счет мускульной силы оператора. Конечно, рассчитывать на высокую производительность и длительную работу не приходится. Зато можно уверенно получать ток в любой ситуации, когда нельзя использовать ни топливо, ни энергию ветра или воды. Потому подобные генераторы могут входить в аварийные комплекты на воздушных судах, использоваться в экстренных случаях экспедициями, военными и так далее.

Главная задача абсолютно любого электрического генератора — это выработка электричества. Но, откровенно говоря, генератор ничего не производит, он лишь трансформирует один вид энергии в другой.

И в основном происходит трансформация механической энергии в электрическую энергию.

В свою очередь механическую энергию получают в результате вращения турбин под действием расширения пара, падения воды и даже ручным приводом.

Так вот генераторы, которые работают на механическом приводе – это пока основной тип преобразователей во всем мире.

Глава 2. Динамо-машина.

Динамо-машина – это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую посредством электрогенератора [1. 6].

Это первоначальное название электрического генератора. Такие машины были первыми электрогенераторами, способными поставлять энергию для промышленности. Динамо-машина стала основой, на которой были созданы многие другие преобразователи электрической энергии, включая эленктродвигатель и генератор переменного тока.  

Динамо-машина – это генератор постоянного тока, который вырабатывает электрическое напряжение в результате вращения специального приводного механизма. Такое устройство широко применялось до появления генераторов переменного тока. Сейчас динамо-машины встречаются значительно реже. Их в основном используют для питания осветительного оборудования на велосипедах, а также как часть конструкции некоторых видов ручных фонариков, радиоприемников, а также портативных зарядных устройств для мобильных телефонов, MP3 плееров и планшетов.

Точно сказать, какие специалисты изобрели генератор электричества, нельзя — работу над ним вели многие инженеры и электротехники в течение десятков лет. Работа над такой техникой продолжается даже и в XXI веке, когда, казалось бы, ничего существенного прибавить уже нельзя. Решающим шагом к созданию генератора стало открытие взаимодействия электрического поля и магнитной стрелки в 1820 году. Постепенно удалось обнаружить, что электрический ток получается только в подвижном магнитном поле либо при движении в нем проводника. Честь такого открытия делят Аньош Йедлик (Австрия, 1827) (Приложение IV) и Майкл Фарадей (Англия, 1831) (Приложение V, VI).

Хотя первым был венгерский ученый, куда большую известность получили усилия его британского коллеги. Кроме того, Йедлик от прототипов смог перейти к полноценной динамо-машине лишь в 1850-е годы. А вот открытия Майкла Фарадейя легли в основу принципа работы динамо-машины [2. 39]. Он создал генератор электроэнергии (хотя еще несовершенный) еще в 1831-м. Динамо-машины оказались исторически первым типом электрических генераторов.

Глава 2.1. Устройство динамо-машины.

Устройство состоит из катушки, которая при вращении вырабатывает электрическую энергию. Получаемый ток может передаваться оборудованию напрямую или заряжать аккумуляторную батарею, которая уже в дальнейшем будет питать потребителей. Эффективность устройства напрямую зависит от скорости вращения катушки. Чем она выше, тем большее напряжение и силу тока можно получить.

Для подключения к простейшей динамо-машине можно использовать только такое оборудование, которое нормально переносит резкие скачки параметров напряжения. В первую очередь это светодиодные лампы.

Практическая часть.

Зная, что я увлекаюсь исследованиями, на Новый год бабушка подарила мне наборы «Трицикл с динамо-машиной» (Приложение VII) и «Ручное электричество» (Приложение VIII). Мы собрали трицикл с помощью конструктора, который заряжается от динамо-машины при вращении рукоятки генератора. Выработанное электричество накапливается в конденсаторе, установленном в корпусе машинки. 

С помощью набора «Ручное электричество» мы собрали динамо-машину с фонариком.

И тут я задумался, а смогу ли я собрать это устройство, используя детали старых игрушек и подручный материал.

Мы взяли из сломанной машинки игрушечный мотор, светодиодную лампу, шестерёнки, детали конструктора и бутылку из под воды (Приложение IX) .

Детали старого конструктора мы взяли на корпус динамо-машины. К корпусу мы прикрутили светодиодную лампочку, установили шестерёнки и присоединили рукоятку. Далее прикрепили провода от лампочки к мотору. Мотор закрепили в корпусе. Сверху на лампочку надели пластиковую бутылку как защитный колпак. Динамо-машина готова (Приложение X). Покрутили рукоятку машины – лампочка засветилась (Приложение XI)!

Выводы.

Мы узнали принципы работы электрического генератора.

Экспериментальным путём мы доказали, что используя подручные средства, можно самостоятельно изготовить динамо-машину.

Динамо-машина, собранная своими руками работает.

В современном мире, благодаря гигантским усилиям многих выдающихся деятелей науки разных стран, достигнуты невиданные успехи в открытии и изучении законов природы и их использования на благо человечества.

В своём возрасте я пока могу на конкретных примерах наиболее выдающихся открытий и изобретений показать роль знания в истории создания того или иного технического устройства, но, возможно, сумею в будущем сделать и свой вклад в развитие науки и техники. Существует множество интересных приборов и устройств, которые используют электрическую силу.

Миллионы использованных батареек выбрасываются ежедневно. В их составе есть токсичные элементы, способные нанести вред окружающей среде. Наша динамо-машина – это уникальный светильник, работающий на «Зелёной» энергии. Ему не требуется батарейки, и он может использоваться в любое время, в любом месте. Динамо-машина – отличный гаджет для походов и туристических ночёвок. Она может пригодиться в машине на случай непредвиденной ситуации.

Каждый день во всём мире выбрасываются миллионы пластиковых бутылок. Требуется немало времени, чтобы пластиковые материалы начали разлагаться. Это вызывает серьёзные проблемы для окружающей среды.

Мы с отрядом «Волонтёры-kids» провели в классе акцию «Вторая жизнь пластиковой бутылки». С одноклассниками мы посмотрели ролик о переработке пластиковых бутылок и изготовили поделки (Приложение XII, XIII).

Мы можем хоть немного помочь уберечь нашу планету, создав из одной бутылки что-нибудь интересное, например колпак для светильника динамо-машины. Украсить бутылку можно по собственному дизайну.

«Зеленые» технологии, забота об окружающей среде, сокращение количества отходов позволяют создавать новой счастливое будущее для нас.

Библиографический список.

Динамо-машина и многое другое / C. Антонов, Е. Горелова – ООО «Маэстро», 2018 — Текст: непосредственный.

Энциклопедия для детей. Том 16. Физика. Ч.2. Электричество и магнетизм. Термодинамика и квантовая механика. Физика ядра и элементарных частиц. – 2-е изд., испр. /Ред. Коллегия: М. Аксенова, В. Володин, А. Элиович и др. – М.: Аванта +, 2005. – 432 с.: ил. Текст: непосредственный.

Физика без формул / Ал. А. Леонович; худ. Ар. А. Леонович – Москва: Издательство АСТ – 2017. – 223 с.: ил. – (Простая наука для детей)

Энциклопедия для детей. Т. 14. Техника / Глав. Ред. М. Д. Аксёнова. – М.: Аванта+, 2000. – 688 с.: ил. Текст: непосредственный.

https://electrosam.ru/[Электронный ресурс] – Режим доступа: http:// Электросам.ру //. Дата обращения: 11.09.2020. Текст: электронный.

Большая книга экспериментов для школьников/ Под ред. А. Мейяни; пер. с ит. Э. И. Мотылевой. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2008. – 260 с.: ил. Текст: непосредственный.

Энциклопедия для детей. Т. 23. Универсальный иллюстрированный энциклопедический словарь / Глав. Ред. Е. А. Хлебалина, отв. Ред. Д. И. Люри. – М.: Аванта+, 2004. – 688 с.: ил. Текст: непосредственный.

ПРИЛОЖЕНИЕ I

В третьем классе

ПРИЛОЖЕНИЕ II

Получение электричества из картофеля

ПРИЛОЖЕНИЕ III

Электрический генератор на предприятии

ПРИЛОЖЕНИЕ IV

Аньош Йедлик

ПРИЛОЖЕНИЕ V

Майкл Фарадей

ПРИЛОЖЕНИЕ VI

Динамо-машина Майкла Фарадея

ПРИЛОЖЕНИЕ VII

Набор «Трицикл с динамо-машиной»

ПРИЛОЖЕНИЕ VIII

Набор «Ручное электричество»

ПРИЛОЖЕНИЕ IX

Детали для динамо-машины

ПРИЛОЖЕНИЕ X

Динамо-машина из подручных средств

ПРИЛОЖЕНИЕ XI

Динамо-машина в действии

ПРИЛОЖЕНИЕ XII

Самолет из пластиковой бутылки

ПРИЛОЖЕНИЕ XIII

Карандашница из пластиковой бутылки

Просмотров работы: 510

Первое динамо Фарадея: ретроспектива

• Смит, Гленн С.

Аннотация

В начале 1830-х годов Майкл Фарадей провел свое основополагающее экспериментальное исследование электромагнитной индукции, в ходе которого он создал первое электрическое динамо — машину для непрерывного преобразования механической энергии вращения в электрическую энергию. Его машина представляла собой проводящий диск, вращающийся между полюсами постоянного магнита, с напряжением/током, полученным от щеток, контактирующих с диском. В его первом динамо-машине магнитное поле было асимметричным относительно оси диска. Это контрастирует с некоторыми из его более поздних симметричных конструкций, которые почти всегда обсуждаются в учебниках по электромагнетизму. В этой статье проводится теоретический анализ первого динамо Фарадея. Из этого анализа определяются вихревые токи в диске и напряжение холостого хода при произвольном расположении щеток. Приблизительный анализ проверяется путем сравнения теоретических результатов с измерениями, сделанными на экспериментальной реконструкции динамо-машины. Количественные результаты анализа используются для объяснения качественных наблюдений Фарадея, из которых он так много узнал об электромагнитной индукции. Для асимметричной конструкции вихревые токи в диске рассеивают энергию, что делает динамо-машину неэффективной, запрещая ее использование в качестве практического генератора электроэнергии. Эксперименты Фарадея с его первым динамо-машиной дали ценную информацию об электромагнитной индукции, и это понимание было быстро использовано другими для разработки практических генераторов.

Публикация:

Американский журнал физики

Дата публикации:

Декабрь 2013 г.

DOI:

10. 1119/1.4825232

Биб-код:

2013AmJPh..81..907S

Ключевые слова:

• Генераторы постоянного тока;
электромагнитная индукция
• ;
• физическое образование;
• студенческих эксперимента;
• 01.65.+г;
• 41. 00.00;
• История науки;
• Электромагнетизм;
• электронная и ионная оптика

Фотография | Динамо-электрическая машина, 19 век

{{ Элемент.Сообщение об ошибке }} Этот предмет сейчас недоступен. Товар не найден.

ВЫБЕРИТЕ ВИДЕОЛИЦЕНЗИЮ

{{ item.PlusItemLicenseSmall }}

TIMESLICES

Создать квант времени

Просмотр временных интервалов (поставляется с 1-секундными дескрипторами)

Просмотр интервалов времени

ТЕГИ

{{Ключевое слово}} {{Ключевое слово}}

ПОДЕЛИТЬСЯ ЭТОЙ СТРАНИЦЕЙ

Описание:

Описание:

Узнать больше

Кредит:

{{ item. ImgCredit }} Нет в наличии

Уникальный идентификатор:

{{ item.ItemID }}

Устаревший идентификатор:

{{ item.ItemDisplaySource }}

Тип:

{{item.MediaType}}

Лицензия:

{{item.LicenseModel}}

ЦЕНЫ РФ

{{item.aText[i]}}

{{ item.aPrice[i] }}

Скопировать URL

Скачать Комп

Добавить на доску

Удалить с доски

LabelPB.toLowerCase()»/>
Добавить на доску

Заказать печать

Заказать печать

Скачать в высоком разрешении

Скачать в высоком разрешении

Загрузка этого изображения в настоящее время недоступна. Пожалуйста, свяжитесь с нами по адресу [email protected], и мы доставим его вам как можно скорее. Загрузка этого изображения в настоящее время недоступна. Пожалуйста, свяжитесь с нами по адресу [email protected], и мы доставим его вам как можно скорее.

Скачать в высоком разрешении

Скачать в высоком разрешении

Это видео в высоком разрешении недоступно для мгновенной загрузки, так как размер файла превышает 2 ГБ. Пожалуйста, свяжитесь с нами по адресу [email protected], и мы доставим его как можно скорее. Это видео в высоком разрешении сейчас недоступно. Пожалуйста, свяжитесь с нами по адресу [email protected], и мы доставим его вам как можно скорее.

Размер без сжатия:

ЛИЦЕНЗИЯ ТОВАР НЕ ДОСТУПЕН

Назначение: {{ item.ImgPurpose }}

{{ item.PlusItemLicenseSmall }}

Запрос товара

ПРОСТАЯ ЦЕНА RM

ПРОСТАЯ ЦЕНА RM

ТОВАР НЕ ДОСТУПЕН Запрос элемента

Назначение: {{ item.ImgPurpose }}

{{Имя}}

{{ FormatCurrency(item.aStandardPricingPrice[i]) }}

Узнать больше

Узнать больше

Скопировать URL

Скачать Комп

Скачать Комп

Добавить на доску

LabelPB.toLowerCase()» aria-label=»‘Remove from ‘ + site.LabelPB.toLowerCase()»/>
Удалить с доски

Добавить на доску

Добавить в корзину

Заказать печать

Заказать печать

Скачать в высоком разрешении

ТОВАР В КОРЗИНЕ

{{ item.PlusItemLicenseSmall + ‘ — $’ + item.PlusCodeAmount }} {{ item.PlusItemLicenseSmall }}

Перейти к оформлению заказа

Скопировать URL

Скачать Комп

Добавить на доску

toLowerCase()» :alt=»‘Remove from ‘ + site.LabelPB.toLowerCase()» aria-label=»‘Remove from ‘ + site.LabelPB.toLowerCase()»/>
Удалить с доски

Добавить на доску

Добавить в корзину

Скачать в высоком разрешении

Скачать в высоком разрешении

Это видео в высоком разрешении невозможно для мгновенной загрузки, так как размер файла превышает 2 ГБ. Пожалуйста, свяжитесь с нами по адресу [email protected], и мы доставим его как можно скорее.

Это видео в высоком разрешении сейчас недоступно. Пожалуйста, свяжитесь с нами по адресу [email protected], и мы доставим его вам как можно скорее.

ТОВАР В КОРЗИНЕ

{{ item.PlusItemLicenseSmall + ‘ — $’ + item.PlusCodeAmount }}

Перейти к оформлению заказа

Размер без сжатия:

ТОВАР НЕ ДОСТУПЕН

Запрос товара

Назначение: {{ item. ImgPurpose }}

Узнать больше

Узнать больше

Скопировать URL

Скачать Комп

Скачать Комп

Добавить на доску

Удалить с доски

Добавить на доску

Добавить в корзину

Заказать печать

Скачать в высоком разрешении

ТОВАР НЕ ДОСТУПЕН Запрос товара

Назначение: {{ item. ImgPurpose }}

Скопировать URL

Скачать Комп

Добавить на доску

Удалить с доски

Добавить на доску

Скачать в высоком разрешении

Скачать в высоком разрешении

Это видео в высоком разрешении невозможно для мгновенной загрузки, так как размер файла превышает 2 ГБ. Пожалуйста, свяжитесь с нами по адресу [email protected], и мы доставим его как можно скорее.

Это видео в высоком разрешении сейчас недоступно. Пожалуйста, свяжитесь с нами по адресу [email protected], и мы доставим его вам, как только возможный.

Время начала:

{{ SecondsToTime(StartTime) }} Установить

Время окончания:

{{ SecondsToTime(EndTime) }} Установить

Продолжительность: {{ Продолжительность}}

Текущий: {{ Текущий }}

Продолжительность: {{DurationTime}}

Текущее: {{ ТекущееВремя}}

{{ SecondsToTime(Value.StartTime) }} to {{ SecondsToTime(Value.EndTime) }}

Посмотреть

Удалить

Для этого элемента не заданы временные интервалы, поэтому по умолчанию это весь клип.

{{ SecondsToTime(0) }} до {{ SecondsToTime(videocontrols.Duration) }}

Общее время: {{ Math.round(TotalTime * 100) / 100 }}

Цена/сек: {{ FormatCurrency(item.PricePerSec) }}

Цена: {{ ItemPrice }}

{{ сайт.LabelPB }}

{{ сайт.LabelCT }}

{{ сайт.LabelPB }}

{{ сайт.