Указка фарадея что это
Самоделки своими руками, пошаговые инструкции, фото и видео
Самоделки на все случаи жизни, лайфхаки, мастер-классы, рецепты и приспособления
Вечный фонарик Фарадея
Тема вечных источников энергии упорно не сходит с уст ученых и мастеров всего мира. Однако среди большинства попыток увеличить КПД или получить неиссякаемую энергию находятся и такие, которые были придуманы еще на заре эры электричества.
Фонарик на основе принципа электромагнитной индукции, способен без дополнительных источников (батарей, аккумуляторов) работать десятилетиями! Не верите? Давайте вместе попробуем его сделать, тем более что для этого нужно совсем не много деталей. Итак, начнем…
Принцип действия вечного фонарика без батареек
В изолированном корпусе (цилиндре) находится индукционная катушка, сквозь сердечник которой проходит неодимовый магнит. При пересечении магнитного поля катушки, полярность потенциалов меняется, соответственно и при обратном движении. Полученный небольшой потенциал электрического тока, преобразуясь из переменного в постоянный, накапливается в ионистере (конденсаторе). Его можно использовать при необходимости, включив вечный фонарик через тумблер (схема).
Детали и инструменты
· Ионистор 5,5В, 0,047Ф;
· Неодимовый магнит, подходящий по размеру, или сборка;
· Повышающий преобразователь напряжения;
· Несколько шприцев на 5 мл и один на 30 мл;
· Обмоточный медный провод 0,1-0,3 мм;
· Трансформатор на ферритовом кольце;
· Синяя! изолента (другая не подойдет)).
Собираем вечный фонарик своими руками
Начинаем сборку с раскроя нескольких 5 мл шприцев, отрезая у них горловину. Два оставшихся корпуса склеиваем скотчем или подходящим клеем.
Индукционная катушка будет располагаться на поверхности шприцев посередине. Для этого вырезаем из мягкого пластика две ограничительные окружности, и закрепляем их на цилиндре горячим клеем.
Вручную или при помощи шуруповерта (видео) наматываем медную оплетку катушки. Витков должно быть не менее 1000. Изолируем обмотку скотчем или горячим клеем, оставляя снаружи только концевые контакты.
На данном этапе, если поместить внутрь цилиндра магнит, а светодиод подключить к контактам катушки и хорошенько встряхнуть ее, можно уже заметить мерцающее свечение.
Собираем автогенераторный повышающий преобразователь напряжения. На ферритовое кольцо наматываем две обмотки по 20 витков каждая. Сфазируем их, соединяя посередине начало первой и конец второй обмотки. Контакты залуживаем припоем.
Выпрямителем будет служить диодный мост из четырех диодов Шоттке. Они обеспечат минимальное падение напряжения при переходе, в отличие от обычных диодов, которые здесь использовать нежелательно.
Помещаем внутрь цилиндра магнит, и замыкаем торцевые отверстия. В качестве заглушек подойдут резиновые прокладки от поршней шприцев.
Готовую сборку собираем в корпусе 30 мл шприца, подрезав его лапки у основания. Длина его цилиндра немного больше, поэтому в нем останется достаточно места для расположения диода с выпрямителем и преобразователем.
Светодиод защищаем пластиковым прозрачным стеклом от старого фонарика, и обматываем окончание сборки изолентой.
Эта самоделка отличный способ провести интересно время, освежить свои знания физики и электротехники, а также сделать полезную вещь, которой можно будет пользоваться не один год!
Практически Вечный Фонарик светит без батареек
Вам хочется обладать фонариком, который может светить без установки аккумуляторов и батареек? На первый взгляд – это фантастика. На практике подобная идея является всего лишь реализацией научных достижений человечества. Основывается конструкция на элементарном генераторе Фарадея. Чтобы его сделать, достаточно иметь только желание, особых навыков не требуется.
Принцип работы
«Вечный» фонарик работает от пары катушек индуктивности, их можно сделать даже вручную. Посредством смещения стержня под действием постоянных магнитов вырабатывается электроэнергия. Она преобразовывается в постоянный ток посредством банального выпрямителя – диодный мост. Ключевую роль в устройстве выполняет суперконденсатор, обеспечивающий скопление заряда. Благодаря ему, устройство не придётся регулярно трясти.
После конденсатора устанавливается повышающий трансформатор, основанный на тороидальной ферритовой катушке с парой обмоток (основной и коллекторной). Количество витков обязано быть не меньше 20, а лучше – до 50. Схема трансформатора обязана обладать тремя выходами на транзисторы. Они увеличивают импульсы тока до величины, которой достаточно для загорания светодиода.
Материалы и инструменты
Чтобы смастерить фонарик, который не нужно заряжать и менять батарейки, потребуется:
Инструкция по созданию
Для удобства всё описано в виде пошагового руководства:
При желании самодельный фонарик с вечным источником энергии можно оформить. Здесь уже всё зависит от личного вкуса и фантазии. Всё можно установить в отдельный корпус, покрыть изоляционным материалом или украсить наклейками, разноцветной термоплёнкой.
Если остались какие-то вопросы или возникла трудность на одном из этапов, стоит изучить авторское видео. В ролике подробно показан процесс сборки и уточнены некоторые детали процедуры сборки.
Автор, специалист в сфере IT и новых технологий.
Получил высшее образование по специальности Фундаментальная информатика и информационные технологии в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова. После этого стал экспертом в известном интернет-издании. Спустя время, решил попробовать писать статьи самостоятельно. Ведет популярный блог на Ютубе и делится интересной информацией из мира технологий.
Указка фарадея что это
Исследование магнитных явлений. Фонарь Фарадея
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Мы привыкли к магниту и относимся к нему чуточку снисходительно как к устаревшему атрибуту школьных уроков физики, порой даже не подозревая, сколько магнитов вокруг нас. В наших квартирах десятки магнитов: в электробритвах, динамиках, магнитофонах, в часах, в банках с гвоздями, наконец. Сами мы – тоже магниты: биотоки, текущие в нас, рождают вокруг нас причудливый узор магнитных силовых линий. Земля, на которой мы живём, — гигантский голубой магнит. Солнце – жёлтый плазменный шар – магнит ещё более грандиозный (Приложение А, рис.1). «Чудесное» свойство магнитов притягивать к себе железные предметы или прилипать к железным поверхностям всегда вызывала удивление у людей. Магниты являются неотъемлемой частью различных двигателей и устройств, используются в производстве, различных фиксаторах, креплениях, замках и отвертках (Приложение А, рис.2).
На летних каникулах я заинтересовался различными «научными» фокусами. На день рождения мне подарили набор для экспериментов с магнитами и электромагнитами. Так началось мое увлечение магнетизмом.
Построить индукционный фонарь или фонарь Фарадея;
Провести в домашних условиях эксперименты с использованием магнита;
Пополнить знания по физике, изучив дополнительную литературу и Интернет ресурсы, по наблюдаемым явлениям;
Объяснить наблюдаемые явления, опираясь на физические законы.
Гипотеза исследования: действие индукционного фонарика можно объяснить, опираясь на физические законы, свойства магнита и явлениямагнетизма.
Объект исследования: магнитные явления.
Предмет исследования: работа индукционного фонаря с точки зрения законов физики.
Актуальность работы заключается в умении использовать физические явления и законы в повседневной жизни, применять полученный опыт и знания на практике.
Глава 1. Электромагнитная индукция
1.1 Из истории магнита
1.2 Магнитные полюсы
Итак, давайте разберемся, какие магнитные явления наглядно демонстрирует нам фонарик Фарадея.
Магнит – это объект, сделанный из определенного материала, который создает магнитное поле. Каждый магнит имеет, по крайней мере, один «северный» (N) и один «южный» (S) полюс [4]. Ученые условились, что линии магнитного поля выходят из «северного» конца магнита и входят в «южный» конец магнита. Это пример магнитного диполя («ди» означает два, диполь – два полюса) (Приложение Б, рис. 2).
Если взять кусок магнита и разломить его на два кусочка, каждый кусочек опять будет иметь «северный» и «южный» полюс. Если вновь разломить получившийся кусочек на две части, каждая часть опять будет иметь «северный» и «южный» полюс. Неважно, как малы будут образовавшиеся кусочки магнитов – каждый кусочек всегда будет иметь «северный» и «южный» полюс [1].
Опыт№1. Магнитные полюсы
Для опыта нам понадобятся два стержневых магнита, гвоздь. Поднесем гвоздь к магниту с разных концов и к центру, почувствуйте, где притяжение сильнее. Соединим два магнита конец в конец. Разъединим магниты, перевернем один из них и снова попробуем их соединить. Что происходит?
Вывод: магнитная сила концентрируется на полюсах, то есть по концам магнита. Два одинаковых полюса отталкиваются друг от друга, а два противоположно заряженных – притягиваются (Приложение В, рис. 1).
Магнитное поле – это область вокруг магнита, внутри которой ощущается воздействие магнита на внешние объекты [3]. Органы чувств человека не способны видеть магнитное поле, но вспомогательные устройства доказывают, что магнитное поле существует. Обычно для демонстрации существования магнитного поля насыпают железные опилки на лист бумаги, которые образуют красивые узоры при расположенном под листом магните (Приложение В, рис. 2). Существует современный вариант демонстрации магнитного поля с магнитной пленкой (Приложение В, рис. 3).
Опыт №2. Силовые линии.
Магнит в форме цилиндра;
Стеклянна колба, подобранная по размеру магнита;
Для проведения опыта нам потребуется налить в стеклянную банку масло, аккуратно насыпать в неё железные опилки в небольшом количестве. Закройте банку крышкой. В колбу поместите магнит.
Аккуратно взболтайте масло с опилками. Пока они не осели на дно, поднесите к банке магнит в колбе (Приложение В, рис. 4). Можно опустить колбу прямо в масло. В результате опыта опилки расположились в масле по концам магнита, образуя линии, которые показывают зону активности магнита. Эта зона называется магнитным полем.
Вывод: Чем дальше от полюсов, тем магнитная сила слабее. Если предметы находятся внутри магнитного поля, то они притягиваются. Магнитные поля располагаются вокруг магнита в упорядоченном виде.
1.3 Индукционный ток
Что же служит причиной появления тока в катушке, в цепи которой нет источника тока? Ток в катушке всегда возникает при изменении магнитного поля, в котором она находится. Электрический ток в замкнутом контуре, возникающий при изменении магнитного поля, называется индукционным [8]. Индукционный ток, так же как и ток от гальванического элемента или аккумулятора, представляет собой упорядоченное движение электронов.
Для опыта нам понадобится:
Катушка с медным проводом 0.5мм;
Ход эксперимента: в центр катушки помещается магнит. Стрелка гальванометра отклоняется и показывает напряжение в цепи (Приложение Г, рис. 1).
Вывод:в замкнутом контуре в цепи из катушки и гальванометра, при изменении магнитного поля, возникает электрический ток. Он является индукционным.
1.4 Индукционный фонарик или фонарик Фарадея
Однажды я искал новые эксперименты и изобретения в сети Интернет. Я случайно увидел ролик, на котором был показан индукционный фонарик. Это изобретение очень заинтересовало меня, я решил сделать такой же.
Тема вечных источников энергии упорно не сходит с уст ученых и мастеров всего мира. Однако среди большинства попыток увеличить КПД или получить неиссякаемую энергию находятся и такие, которые были придуманы еще на заре эры электричества [8].Фонарик на основе принципа электромагнитной индукции, способен без дополнительных источников батарей, аккумуляторов работать десятилетиями!
При этом индукционный ток направлен таким образом, что его действие противоположно действию причины, вызвавшей этот ток.
Глава 2. Сборка индукционного фонарика (фонарь Фарадея)
Светодиод, один или несколько;
2 электролитических конденсатора с емкостью 2200 мкФ и 100 мкФ и напряжением до 25 Вольт;
Медная проволока (0,5 мм толщиной);
Мощный цилиндрический магнит;
Небольшие магниты для заглушек цилиндра по краям
Трубка с внутренним диаметром чуть больше чем магнит и заглушками по краям.
Ход сборки: сборка осуществляется по схеме (Приложение Г, рис. 2). Взять пластиковую трубку с заглушками на концах. На заглушки с помощью термоклея приклеить магниты разными полюсами по отношению друг к другу. Вставить в трубку основной магнит, потрясти ее и посмотреть, где он примерно останавливается и идет в другую сторону. Далее намотать медную обмотку в тех местах, где магнит останавливается и идет обратно. Зачистить выводы медной катушки и с помощью флюса припаять выводы диодного моста для переменного тока. Припаять к диодному мосту 4 провода, по 2 к каждому выводу. К одной паре выводов припаять конденсатор, соблюдая полярность. Оставшуюся пару выводов припаять к светодиоду, соблюдая полярность, другой конец припаять к выключателю. Второй вывод выключателя припаять к конденсатору. Конденсатор припаять параллельно к светодиоду (Приложение Г, рис. 3).
Опыт №3. Работа индукционного фонарика (фонаря Фарадея)
Первичная катушка индуктивности служит фактически источником питания или полностью заменяет его привычный аналог – батарейку. За счет перемещения в ней стержня из постоянных магнитов, индуцируется электрический ток. Из-за колебательных движений в магнитном поле создаются электрические волны, исходящие от катушки с определенной частотой. Стабилизировать их и преобразовать в постоянный ток помогает выпрямитель или диодный мост.
Без накопительной емкости такое устройство пришлось бы постоянно трясти, поэтому следующим элементом в схеме выступает суперконденсатор, способный подзаряжаться по типу аккумулятора. Число витков может быть одинаковым, и обычно составляет 300-320. Чем тоньше провод, тем выше напряжение и меньше ток.
Вывод:действие фонаря основано на законе Фарадея: при прохождении магнита внутри катушки из медной проволоки возникает ток, аккумулирующийся в конденсаторе. Для работы фонарика достаточно потрясти его. Магнит, перемещаясь взад-вперёд между резиновых упоров, проходя внутри катушки, зарядит конденсатор, фонарик, после включения кнопкой, начнёт работать.
Благодаря своим чудесным свойствам магнит активно используется человеком в повседневной жизни. В нашей жизни магниты нашли очень широкое применение. Чаще всего мы даже и не подозреваем об их наличии во многих предметах ежедневного использования, таких как наушники или микрофоны, громкоговорители и кредитные карты, различные носители информации. Проведенные нами опыты позволили нам сделать следующие выводы:
Два одинаковых полюса магнита отталкиваются друг от друга, а два противоположно заряженных – притягиваются.
Магнитная сила концентрируется на полюсах, то есть по концам магнита. Чем дальше от полюсов, тем магнитная сила слабее. Если предметы находятся внутри магнитного поля, то они притягиваются. Магнитные поля располагаются вокруг магнита в упорядоченном виде.
В замкнутом контуре в цепи из катушки и гальванометра, при изменении магнитного поля, возникает электрический ток. Он является индукционным.
Энергия может быть преобразована из одного вида в другой. Действие фонаря основано на законе Фарадея: при прохождении магнита внутри катушки из медной проволоки возникает ток, аккумулирующийся в конденсаторе.
Проводя практические эксперименты в домашних условиях, можно улучшить внимание, память, аналитические навыки, мелкую моторику. В ходе работы я научился планировать организацию своей деятельности.
Во время работы мы испытали большие и маленькие магниты, попытались объяснить магнитные явления с помощью законов физики. Таким образом, наше предположение о том, что действие индукционного фонаря можно объяснить, опираясь на физические законы, свойства магнита и явлениямагнетизма верно.
Вайткене Л.Д. Физика. – Москва: Издательство АСТ, 2017. – 256с. – (Полный курс занимательных наук).
Гулиа Н.В. Удивительная физика. – М.: ЭНАС, 2008. – 416с.- (О чем умолчали учебники).
Ди Специо, М. Занимательные опыты: электричество и магнетизм / М. Ди Специо; пер. с англ. М. Заболотских, А. Расторгуева. – М.: АСТ: Астрель, 2005. – 160с.: ил.
Кабардин О.Ф. Физика: Справ. Материалы: Учеб. пособие для учащихся. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Просвещение, 1988. – 367 с.: ил.
Кастильо, Серхио Парра. Наука высокого напряжения. Фарадей. Электромагнитная индукция / Наука. Величайшие теории. — М.: Де Агостини, 2015. — 122 с.
Суорц Кл.Э. Необыкновенная физика обыкновенных явлений: Пер. с англ. В 2-х т. Т. 2. – М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1987. – 384 с., ил.
Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика / Сост. А.А. Леонович; Под общ. ред. О.Г. Хинн. – М.: ООО «Фирма «Издательство АСТ»». 1999. – 480 с.
Рис. 1.Магнитные линии человека, Земли и Солнца
Рис. 2.Применение магнитов
Рис.1. Пастух Магнус
Рис.2. Магнитное поле
Рис.3.Магнитная сила концентрируется по полюсам
Рис. 1. Свойства магнитов
Рис. 2. Магнитное поле
Рис. 3. Магнитная пленка
Рис. 4. Опыт с железными опилками в масле
Рис. 1. Индукционный ток
Рис. 2 Схема сборки индукционного фонарика
Рис. 3 Индукционный фонарик или фонарь Фарадея
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Бывает случай когда надо подсветить в тёмное время суток, а тут раз, и оказывается, что батарейка в фонарике села или попросту забыли её купить и вставить. Поэтому в доме на всякий случай должен быть фонарик который никогда не сядет и для которого не нужны ни батарейки ни аккумуляторы. Предлагаем сделать вечный фонарик или как его ещё называют – фонарик Фарадея своими руками, изготовлен он из подручных и дешёвых материалов и сделать его можно за один вечер. Стоит его несколько секунд потрясти и он готов к работе и нажав на кнопу он начинает светить!
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Чтобы сделать вечный фонарик нам нужны такие детали:
Как сделать фонарик Фарадея, пошаговая инструкция:
Этот вечный фонарь построен на основе классического фонарика Фарадея но имеет отличие в лучшую сторону, так как у него есть преобразователь напряжения – «Джоуль вор», который позволит засвечивать светодиод даже от более низкого напряжения, начиная от 0,25В, что даст ему возможность дольше светиться сделав даже несколько потряхиваний.
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Как сделать «Джоуль вор» у нас на сайте этой теме посвящено несколько статей в которых более подробно описан процесс, например, в этой статье про фонарь работающий от одной батарейки 1,5В. Собирать конструкцию вечного фонарика будем по этой схеме:
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Для накапливания энергии выработанной магнитами и катушкой служит ионистор, но не стоит брать ионисторы с большой ёмкостью, так как заряжать их придётся очень долго, а стоят они не дёшево, да и к тому же они в основном идут на низкое напряжение 2,5В. Для своего фонарика Фарадея я взял ионистор (а точнее это два ионистора стоящих последовательно и заключённые в один корпус) 0,047 фарада рассчитанный на напряжение 5,5В, он очень хорошо подходит в нашу конструкцию, к тому же он достаточно компактный.
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Транзистор лучше использовать советский германиевый типа МП38А, что позволит дольше светиться светодиоду, так как этот транзистор может работать при очень низких напряжениях.
Берём два шприца на 5 мл с резиновыми поршнями, они нам нужны для амортизации магнитов, для более тихой работы при потряхивании и защиты неодимовых магнитов, так как они достаточно хрупкие.
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Отрезаем часть от шприцов со стороны носика, в том месте, где стоит отметина 2 мл, как это показано на фото.
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вырезаем два кольца из тонкого пластика и надеваем на шприцы, это будут ограничители для катушки, дополнительно укрепляем их термоклеем. Далее скрепляем шприцы вместе встык с помощью обычного скотча.
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Теперь будем наматывать катушку, можно это делать вручную или же как я с помощью шуруповёрта, намотать надо около 1200 витков, намоточным проводом диаметром от 0,1 до 0,25 мм, насадив шприцы на длинный болт и надев по бокам шайбы, чтобы зафиксировать шприцы и затянув затем гайкой, вставляем болт в шуруповёрт и быстро наматываем катушку.
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Когда катушка будет намотана то нужно будет протестировать фонарик, для этого к выводам катушки припаиваем светодиод, а внутрь вставляем магнит и начинаем трясти, быстро передвигая магниты то в одну сторону то другую, когда они проходят через катушку и если количество витков достаточное количество то светодиод должен вспыхивать. Максимальный ток который выходит с данного генератора у меня достигал до 50 мА, что довольно неплохо для такого фонарика.
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Электромагнитный генератор готов, теперь обмотку для фиксации можно обмотать скотчем.
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Собираем преобразователь «Джоуль вор:
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Используем для дросселя преобразователя ферритовое кольцо от экономлампы, размер кольца не особо критичен, я намотал 20 витков проводом 0,3 мм сложенным в двое, затем конец разрезал и противоположные концы обмоток спаял вместе (более подробно этот процесс описан в статьях про данный преобразователь «Джоуль вор»).
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
В качестве выпрямительных диодов которые спаяны по мостовой схеме лучше взять диоды Шоттки в SMD исполнении, например SS14, SS34, у этих диодов малое падение напряжения на переходе, что очень важно для нашего фонарика.
Закрываем по бокам шприцов резиновые уплотнители, это бывшие поршни от этих же шприцов, вставив внутрь магнит. Эти «бамперы» можно также сделать из любого другого мягкого материала, например пробки от вина или же просто вырезав из толстой резины.
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Теперь эту всю конструкцию вставляем в большой 30 мл шприц, у меня всё вошло в плотную. Затем вставляем внутрь «Джоуль вор» со светодиодами, предварительно подпаяв концы катушки к этому генератору.
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Преобразователь дополнительно фиксируем в шприце термоклеем. Дополнительно для фокусировки света я добавил линзу от дешёвого фонарика и зафиксировал её с помощью синей изоленты, куда уж без неё.
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Вечный фонарик Фарадея своими руками
Всё, мы довольно быстро из дешёвых материалов собрали свой собственный вечный фонарик Фарадея. Такой вечный фонарик компактный и всегда готов к работе и наверняка станет самым любимым среди остальных фонариков, так как он сделан своими руками и ему не нужны батарейки и аккумуляторы, достал, потряс и осветил то что необходимо.