人力发电
一、展示目的
展项通过人力转动导电线圈切割磁力线,产生电流,演示由机械能转化为电能的过程。
二、科学原理
直流发电机工作时,外部机械力的作用带动导体线圈在磁场中转动,并不断切割磁感线,产生感应电动势。图1所示为典型直流发电机的工作原理示意图
图2所示为直流发电机转子绕组开始旋转瞬间的工作过程。当外部机械力带动绕组转动时,线圈ab和cd分别做切割磁感线动作,根据电磁感应原理,绕组内部产生电流,电流的方向由右手定则可判断为:感应电流经线圈dc→cb→ba、换向器1、电刷A、电流表、电刷B、换向器2形成回路。
图3所示为直流发电机转子绕组转过90°后的工作过程。当绕组转过90°时,两个绕组边处于磁场物理中性面,且电刷不与换向片接触,绕组中没有电流流过,F=0,转矩消失。
图4所示为直流发电机转子绕组再经90°旋转后的工作过程。受外部机械力作用,转子绕组继续旋转,这时绕组继续做切割磁感线动作,绕组中又可产生感应电流,该感应电流经绕组ab→bc→cd、换向器2、电刷A、电流表、电刷B、换向器1形成回路。
从中可以看到,转子绕组内的感应电动势是一种交变电动势,而在电刷AB端的电动势却是直流电动势,即通过换向器配合电刷,使转子绕组输出的电流始终是一个方向,即为直流发电机的工作原理。
三、功能描述(技术方案)
展项演示了发电机的工作原理,发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。展项集互动性,趣味性,科学性于一体。
四、操作说明
坐上自行车,开始骑行发电,点亮前方的灯带。