科技小發明DIY:磁鐵製作小型發電機的原理

2021-02-15 能力風暴鄭州寶龍機器人活動中心

今天看到一個視頻,裡面看見一個很簡單的發電裝置,是一個轉的東西 帶動一個u型的磁鐵轉動, 鐵柱上面纏著銅線,銅線分別把連到燈泡上 ,轉動磁鐵的時候,就會有斷斷續續的電流產生,燈泡發亮。

其實原理很簡單,單有磁鐵不能發電。

在磁鐵的周圍有磁場,磁場由許多假想的磁力線組成。一根導體,或由導線繞成的線圈在磁場中以垂直於磁力線的方向運動,也就是導線切割了磁力線,導線的兩端就會產生電壓。將導線的兩端連接起來,或與某種負載連接,就會產生電流。

再深入一點,發電機就是轉子線圈在定子磁場中旋轉運動發出電來的。

磁生電,電生磁,這是自然界能量轉換的一種方式。先講幾個預備知識:

1、金屬導體內有微小的帶正電的離子和帶負電的電子,電子圍繞離子旋轉。(比如地球和月亮,地球帶正電,吸引帶負電的月亮,相互吸引,但到一定的距離後又互相排斥——這是因為宇宙能量讓星體旋轉所具有的向心力的作用,因而保持了即相互吸引又相互排斥的相對平衡)

2、空間看不見的磁力線,是封閉循環的,如果你試圖去隔斷它,你必須用一種能量,並且它會反作用於你。而當你的這種能量一旦消失後,它又恢復成封閉循環的狀態。這就像你在空中劃一刀不費勁,而要砍斷一根木頭卻要費點勁一樣。

原理說明如下:當有一段金屬從磁鐵封閉的磁力線中划過的時候,(像用刀切一段麵包一樣)在磁力線的場強作用下,金屬導體內的電子朝一個方向運動。就像你要推我,我不讓你推一樣,但你還是用力的推了——導線切割磁力線的運動。

或者形象一點的比方:就像排好成一長隊的人群,突然被人推了一下,同時朝一個方向倒一樣)電子的這種朝一個方向運動的現象,就是電流產生的過程。

此時,相當於運動的能量在磁場的作用下轉換為電能。

U型的磁鐵之間磁力線始終要保持封閉循環的存在,中間的像馬達一樣的東西實際上也是一段循環封閉的線圈,有很多圈,但總體來說是在空間的一個平面上,只有磁鐵旋轉到與這個平面呈垂直的角度時,所需切割的能量越大,產生的電流就越大,而當磁鐵與這個平面平行的時候,是沒有切割磁力線,而不產生電流的。因此,因旋轉切割產生的電流是一個由:大——小——零——小——大:循環變換的過程。你所看到的燈一閃一閃地,就是這個原因。如果速度快很多,你的肉眼就看不到燈閃的這種變化了。事實上我們以前用的白熾燈就是在每秒鐘閃一百次的速度在變,而你憑肉眼根本沒有覺察到。

磁感線你應該知道是什麼吧。

如果一個閉合迴路的一部分切割磁感線的話,在這個閉合迴路中就會產生電流。

導體內的電子在磁場中運動(方向不與磁場方向在同一直線上)時電子受到洛倫茲力的作用,所有的電子定向運動所以就形成電流了。

通俗講,把導體切割磁感線當作常識就是了。

U型磁鐵在轉動時,磁感線也在移動,這樣,自然就被這個鐵柱切割了,也就產生了電流。

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