Zaloguj się
Wszystkie
20 maja 2024
60
Zalążkiem naszego projektu był pomysł zbudowania urządzenia, służącego do przesyłania energii elektrycznej na odległość za pomocą pola magnetycznego. Do wykonania prototypu „linii transmisyjnej” użyliśmy dwóch cewek powietrznych. Jak się przekonaliśmy, z jej wykorzystaniem można było zasilić bezprzewodowo niewielki odbiornik elektryczny.
Kiedy wstępne eksperymenty przekonały nas, że taki przekaz jest możliwy, postanowiliśmy przygotować pokaz zastanawiając się jednocześnie, w jaki sposób uatrakcyjnić go dla potencjalnego odbiorcy. Dodanie funkcji lewitacji spełniło nasze oczekiwania. Widok diody świecącej bez baterii na dodatek swobodnie zawieszonej w powietrzu, zaskakuje niejednego obserwatora.
Urządzenie pokazane na fotografii wykonanej podczas przeprowadzania doświadczeń przez uczniów gimnazjum w Ociążu, umożliwia demonstrowanie zjawisk fizycznych zachodzących w polu elektromagnetycznym. Może ono być wykorzystane w roli pomocy dydaktycznej na lekcjach fizyki w gimnazjum lub w szkole ponadgimnazjalnej.
Nazwa projektu „Latająca lampka świecąca bez baterii”, została wymyślona w celu zaintrygowania gimnazjalistów, dla których, zaplanowaliśmy i przeprowadziliśmy pod opieką nauczyciela Zespołu Szkół Technicznych w Ostrowie Wielkopolskim, którego byliśmy wówczas uczniami, kilkanaście lekcji z jego wykorzystaniem. Opracowany scenariusz lekcji, instrukcja obsługi, oraz prezentacja w programie Power Point, wspomagały nas przy jej realizacji. Uczniowie biorący udział w zajęciach mogli bezpiecznie i aktywnie uczestniczyć w realizacji pokazów. Samodzielnie budowali „latającą lampkę”, a punktem kulminacyjnym było swobodne zawieszenie w powietrzu wykonanej lampki, zasilanej bezprzewodowo z odległości około dwudziestu centymetrów.
Urządzenie umożliwia:
- Zademonstrowanie działania elektromagnesu oraz wpływu natężenia prądu płynącego w przewodzie na wartość powstającej siły magnetycznej.
- Pokaz zjawiska lewitacji, tzn. swobodnego zawiśnięcia przedmiotu w powietrzu, gdy ciężar przedmiotu jest równoważony przez przyciąganie elektromagnesu.
- Zademonstrowanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej dzięki bezprzewodowemu przesyłaniu energii elektrycznej za pomocą zmiennego pola elektromagnetycznego, co objawia się świeceniem diody LED umieszczonej w polu elektromagnesu.
- Jednoczesne zademonstrowanie „przenikających się” dwóch zjawisk tj. działania siły magnetycznej wywołującej lewitację oraz zjawiska indukcji elektromagnetycznej, czego efektem jest zaświecenie lewitującej lampki.
Budowa
Funkcjonalnie urządzenie można podzielić na dwie części, działające niezależnie od siebie, ale najciekawszy efekt daje ich jednoczesne użycie. Cześć pierwsza, to elektromagnes z funkcją lewitronu. Część druga to zestaw dwóch cewek do prezentacji zjawiska indukcji elektromagnetycznej, z których jedna umieszczona jest nieruchomo na specjalnej półce o regulowanej wysokości, a druga stanowi element zawieszanej w powietrzu „latającej lampki”.
Obudowa pierwszej części urządzenia – elektromagnesu z funkcją lewitronu, jest w całości wykonana z drewna. W jego dolnej części jest zamontowany zasilacz komputerowy wytwarzający napięcia stałe, potrzebne m.in. do poprawnej pracy układu elektronicznego sterującego funkcją lewitronu. Płytkę elektroniki umieszczono w sąsiedztwie zasilacza. Do belki poprzecznej, w górnej części konstrukcji, jest przykręcony elektromagnes w postaci uzwojenia nawiniętego na śrubie stalowej M12. Na belkach pionowych, po przeciwnych stronach, nieco poniżej dolnej płaszczyzny elektromagnesu, zamontowane są z jednej strony dwa czujniki – fotorezystory, a z drugiej źródło światła – laser półprzewodnikowy.
Pozyskany ze starego komputera zasilacz o mocy 300 W zapewnia napięcie +12 V do zasilania obwodów elektromagnesu oraz napięcie +3,3 V do zasilania lasera. Zastosowano laser wymontowany z wyrzynarki, w której pełnił funkcje wskaźnika linii cięcia. Tutaj jest przymocowany na kawałku pleksiglasu, za pomocą nakrętek motylkowych, aby można było regulować jego położenie. Za czujniki położenia lewitującego przedmiotu posłużyły dwa fotorezystory, z których jeden mierzy poziom jasności światła w pomieszczeniu, w którym jest urządzenie, a drugi promień światła padający z lasera.
Drugą część urządzenia stanowi drewniana półka z zestawem dwóch cewek do prezentacji zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Półkę można wstawiać w pole pracy lewitronu. Wysokość półki, na której spoczywa cewka nadawcza, jest regulowana dzięki zastosowaniu czterech gwintowanych prętów i nakrętek korygujących.
Cewka „nadawcza” to 21 zwojów drutu miedzianego o średnicy 0,5 mm nawiniętego na pudełku po płytach CD. Do końców uzwojenia jest dołączony równolegle kondensator 47 nF/50 V.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
