Prosty model prądnicy

Bardzo często uczniowie mają problemy ze zrozumieniem zjawisk związanych z indukcją elektromagnetyczną. A jednocześnie prąd płynący w domowych sieciach elektrycznych jest prądem indukcyjnym. Aby pomóc uczniom lepiej zrozumieć fizyczne podstawy działania generatorów prądu w elektrowniach proponuję zbudowanie prostego modelu prądnicy z wirującym magnesem.

 

 
Gimnazjum
Podstawa programowa: Zjawisko indukcji elektromagnetycznej
temat lekcji: Wytwarzanie i przesyłanie energii elektrycznej

1. Potrzebne materiały

Do wykonania doświadczeń potrzebne będą:

• dwa magnesy neodymowe,

• około 100m drutu miedzianego emaliowanego,

• dioda luminescencyjna,

• buteleczka po popularnym napoju mlecznym „zwiększającym odporność organizmu”,

• patyczek do szaszłyków,

• taśma izolacyjna,

• lutownica,

• nóż,

• dwuskładnikowy klej epoksydowy (typu poxipol).

 

rys. 1 Zestaw rzeczy niezbędnych  do wykonania modelu prądnicy

2. Wykonanie

Magnesy neodymowe niezbędne do wykonania modelu prądnicy zakupiłem w sklepie internetowym. Aby znaleźć taki sklep wystarczy wpisać do wyszukiwarki „magnesy neodymowe”, a następnie wybrać jakiś sklep z listy. W podobny sposób można dokonać zakupu drutu miedzianego. Można też udać się do najbliższego sklepu z częściami elektronicznymi, gdzie można również dokonać zakupu diody luminescencyjnej. Koszt tych materiałów nie powinien przekroczyć kwoty 20 złotych. Buteleczkę po napoju mlecznym należy umyć i pozbawić folii, na której jest nazwa i producent tego napoju.

Zaczynamy od przygotowania buteleczki do pełnienia roli stojana prądnicy. W tym celu za po-mocą patyczka do szaszłyków przebijamy boczną ścianę buteleczki w połowie jej wysokości. Staramy się przy tym, aby przebicie nastąpiło wzdłuż jej średnicy.

 

rys. 2 Przebijanie bocznej ścianki buteleczki

Następnie za pomocą noża wykonujemy nacięcia łączące górną krawędź buteleczki z wykonanymi wcześniej otworami.

rys. 3 Wykonywanie nacięć wzdłuż bocznych ścian buteleczki

 

Teraz należy zbudować wirnik prądnicy. W tym celu na patyczku od szaszłyków należy zamocować magnesy neodymowe. Gdy pomiędzy dwoma magnesami umieścimy patyczek to będzie on ściskany siłami przyciągania między magnesami i w zasadzie powinno to wystarczyć. Ale gdy chcemy aby patyczek był umieszczony trwale w środku magnesów to należy powstałą szczelinę wypełnić klejem, np. dwuskładnikowym klejem epoksydowym (typu poxipol).

 

rys. 4 Mocowanie magnesów neodymowych do patyczka

Gdy klej wyschnie możemy umieścić wirnik w stojanie. Poprzez nacięcia w bocznych ściankach buteleczki umieszczamy wirnik w przygotowanych wcześniej otworkach.

 

rys. 5 Wprowadzanie wirnika do wnętrza buteleczki

Następnie za pomocą kliku zwojów taśmy izolacyjnej zabezpieczamy wirnik przed przesuwaniem się na boki. Magnesy wirnika powinny znaleźć się dokładnie na środku buteleczki.

 

rys. 6 Zabezpieczanie wirnika przed przesuwaniem się

 

Aby zwiększyć stabilność stojana naszej prądnicy oklejamy boczne ścianki buteleczki taśmą izolacyjną.

 

rys. 7 Wzmocnienie bocznych ścian buteleczki za pomocą taśmy izolacyjnej

 

Teraz należy nawinąć uzwojenia stojana. W trakcie nawijania drutu miedzianego należy uważać aby nie zerwać warstwy emalii. Końce drutów tworzących uzwojenie powinny znajdować się w pobliżu górnej krawędzi buteleczki. Należy nawinąć około 200 zwojów.

 

rys. 8 Nawijanie uzwojeń prądnicy

 

Po nawinięciu uzwojeń mocujemy do buteleczki diodę. Poprzez dwa małe otworki wykonane ostrzem noże przetykamy druciki diody. Druciki diody nie mogą się stykać ze sobą.

rys. 9 Mocowanie diody do buteleczki

Lutujemy końcówki diody do drutów uzwojeń.

rys. 10 Lutowanie diody do drutu uzwojenia

 

Po oklejeniu uzwojeń oraz miejsca lutowania taśmą izolacyjną prosty model prądnicy jest gotowy do użycia. Przyjemność wyjaśnienia, dlaczego dioda podczas pracy prądnicy nie świeci światłem ciągłym tylko migoce, pozostawiamy uczniom.

 

rys. 11 Gotowy model prądnicy

---