Generator Demonstration från borrmaskin (1 / 14 steg)
Steg 1: Teoridel 1: magneter och kablar
I mycket enkla ordalag, en DC-motor är spole av tråd i nära närhet till en permanent magnet. Det finns faktiskt en del andra saker som händer. Till exempel finns det en mekanisk Kommutator som är faktiskt byta olika spolar motorns (två) ingångarna. Det finns också mer än en permanentmagnet.
Men vid varje särskilt ögonblick i tiden, systemet ganska mycket ser ut som en enda spole (dessa lindningar som förbinds i det ögonblicket i tiden), och en enda magnet (de magneter som är nära de spolarna).
Motoriska åtgärder förklaras vanligen Lorentz tvinga lag: en nuvarande redovisade tråd, i ett magnetfält, erfar en kraft, vinkelrät till riktningen av strömmen, och vinkelrät till riktningen av det magnetiskt sätter in. Det är denna kraft, som orsakar rotorn att flytta. På detta sätt, samspelet mellan ström i trådarna och magnetfält av permanentmagneter, orsakar fysisk kraft, vilket i sin tur producerar rörelse.
F = jag * L x B
Generator åtgärder förklaras vanligen i form av Faradays lag av induktion: spänningen som framkallas i en spole av tråd är proportionellt mot den tid förändringstakten i Magnetiskt flöde genom spolen, multiplicerat med antalet varv i spolen. Denna förändrade flux orsakas av släktingen vinkar av spolarna rotor och stator magneterna. På så sätt orsakar motion föränderlig geometri, som orsakar föränderliga magnetflödet genom en spole, som orsakar en spänning att manifestera över spolen.
V = N*(dΦ/dt)
Ett konkret resultat av Faradays lag, en som kan tillämpas direkt på bygga hemmagjorda generatorer, är att spänningen över en lossas generator (eller motor) tenderar att vara proportionell mot dess hastighet. Desto snabbare generatorn visar, den större (dΦ/dt), och ju högre spänning.
Vad detta betyder för dig, som generator designer, är att du vill din motor-som-generator slå mycket snabbt, på ungefär samma som hastigheten det var igång på när du kör som en motor. Lyckligtvis kommer borrmaskinen med en drivlina som är inriktad gynnsamt, för att göra motor turn snabbt vid lågt vridmoment, när spindeln vänds långsamt vid höga vridmoment.
Det verkar turen att en borrmaskin kan drivas tillbaka detta sätt. Det verkar lyckliga, men är en tillfällighet? Eller är det någon form av djupare naturlag?
Anledningen till min fråga, är att det visar sig den ödmjuka Borrmaskinen är bara en av många fysiska system som inte verkar tänka "drivs bakåt".
För att slå detta ämne till döds, ges exempel på dessa andra fysikaliska system i nästa steg.