Kriebels zelfinductie

Kriebels zelfinductie

Opgelet voor elektrocutie!

Ooit geprobeerd om 18 LEDs aan te doen met een batterijtje van 1,5 Volt?

Lichte kriebels om te ervaren hoe je met een heel lage spanning een veel hogere spanning kan creëren die je kan voelen?

In dit project maak je een opstelling om te leren over, en experimenteren met, het begrip zelfinductie.

Deze handleiding werd ontwikkeld door Hans Caluwaerts voor Maakbib.

Benodigdheden en bouwinstructies

Alle details over de nodige componenten, waar je ze kan kopen, nodige gereedschap en alle stappen van de constructie vind je in het document Bouwhandleiding

Kriebels zelfinductie: praktisch

De spanning van een 1,5 Volt batterij kan je niet voelen. Maar met deze opstelling ga je vaststellen dat je met een spoel en een 1,5 Volt batterij toch een vrij hoge inductiespanning kan opwekken.

Onthou dat dit experiment NIET gevaarlijk is want je werkt met een batterij van 1,5V. Maar, verbind deze opstelling NOOIT met een andere voedingsbron.

Details voor correct gebruik kan je terugvinden in dit document: Gebruikershandleiding

Hier samengevat

  • Met LEDs kan je de aanwezigheid van de inductiespanning aantonen. Wanneer je met je vingers de elektrodes aanraakt kan je de inductiespanning ook voelen.
  • Een printje met 1 rode LED beperkt de inductiespanning tot ongeveer 2 Volt, je voelt de inductiespanning niet als je de elektrodes aanraakt.
  • Een printje met 18 blauwe LEDs beperkt de inductiespanning tot ongeveer 60 Volt, de inductiespanning doet je vingers lichtjes tintelen als je de elektrodes aanraakt.
  • Raak je de elektrodes aan wanneer er geen LEDs verbonden zijn, dan voel je de volledige onbegrensde inductiespanning.
  • Afhankelijk van de weerstand van je lichaam (vochtigheid van je huid) zal je die als lichte tinteling of eerder als een irriterend gevoel waarnemen.

Met je vingers tegen de elektrodes duwen of je vingertoppen nat maken zal de ervaring nog intenser maken.

Kriebels zelfinductie: de theorie

Een spoel heeft de eigenschap om stroomverandering door de spoel tegen te werken. Het tegenwerken van de veranderende stroom gebeurt door het opwekken van een inductiespanning, die (theoretisch) zo hoog zal zijn om de verandering te neutraliseren. Een constante stroom door een spoel wekt een constant magnetisch veld op; een constant magnetisch veld wekt geen inductiespanning op in een vaste spoel.

Als de stroomkring geopend wordt, zal de stroom willen dalen maar de spoel werkt dit tegen. De opgewekte inductiespanning probeert de stroom in stand te houden. De inductiespanning kan zeer groot zijn. De inductiespanning heeft de omgekeerde polariteit als de batterijspanning; de spoel wordt immers generator in plaats van verbruiker.

theorie

Weetjes

Wil je meer weten over zelfinductie en elektriciteit in het algemeen? Hier enkele interessante links.

Filmpjes over spoelen en zelfinductie

Informatie over elektriciteit en experimenten

Simulator (java of html5)

Simulator van phet.colorado.edu

Alles wat je wil weten over het aansluiten van LEDs

LEDs

Hoe bekom je een spoel?

Men bekomt een spoel met bepaalde eigenschappen door een geleider spiraalvormig op te rollen. Een voorbeeld hiervan is te zien in de figuur hieronder waar I de stroomrichting van de elektronen weergeeft. De door de opgerolde geleider bewegende negatief geladen elektronen produceren een elektromagnetisch veld. Rond iedere gemaakte lus (winding) ontstaat een elektromagnetisch veld.

theorie

Een spoel kan gewikkeld worden rondom een materiaal, de kern, genoemd. Het aantal windingen van de draad, het materiaal van de kern, de lengte en de dwarsdoorsnede van de kern zijn allemaal factoren die de grootte van de zelfinductie bepalen.

theorie

Lasercut ontwerp

In deze activiteit maken we gebruik van mdf 3mm plaat en de lasercutter om een mooi resultaat te bekomen van het toestel. Dit ontwerp is een mooi voorbeeld van hoe plat materiaal snijden op een intelligente manier om een testopstelling te maken.

Lasercut file

Downloads

Bouwhandleiding: Download


Gebruikshandleiding: Download


Lasercut file: Download


Weetjes: Download