Ένα από τα προβλήματα που αντιμετωπίζουμε σε ορισμένα πειράματα ηλεκτρομαγνητισμού είναι το γεγονός ότι χρειαζόμαστε ρεύμα υψηλής έντασης, που πολλές φορές απαιτείται να είναι μεγαλύτερο από εκείνο που μπορούν να δώσουν τα τροφοδοτικά που υπάρχουν διαθέσιμα στο σχολικό εργαστήριο.
Μία πιθανή λύση μπορεί να είναι η μετατροπή ενός τροφοδοτικού από έναν παλιό υπολογιστή, σε τροφοδοτικό πάγκου. Τα τροφοδοτικά υπολογιστών είναι πολύ καλής ποιότητας, καθώς δίνουν ρεύμα σε ευαίσθητες συσκευές, όπως είναι η μητρική πλακέτα και οι δίσκοι ενός υπολογιστή και έχουν τη δυνατότητα παροχής ρευμάτων πολύ υψηλής έντασης. Τέτοια τροφοδοτικά μπορεί να βρίσκονται σε σχολεία παροπλισμένα στο κουτί ενός απαρχαιωμένου υπολογιστή και συχνά πετιούνται μαζί με αυτόν.
Μπορούμε με λίγα απλά βήματα να μετατρέψουμε το τροφοδοτικό υπολογιστή σε τροφοδοτικό πάγκου, εργαζόμενοι ως εξής:
Αν ανοίξουμε ένα τροφοδοτικό Η/Υ, βλέπουμε μία εικόνα αντίστοιχη της εικόνας 1.
Εικόνα 1. Το εσωτερικό ενός τροφοδοτικού επιτραπέζιου υπολογιστή.
Υπάρχουν πολλά καλώδια, διαφόρων χρωμάτων. Ας σημειώσουμε αυτά που μας ενδιαφέρουν:
Με κίτρινο χρώμα είναι η έξοδος 12 V.
Με κόκκινο χρώμα είναι η έξοδος 5 V.
Με πορτοκαλί χρώμα είναι η έξοδος 3,3 V.
Με μαύρο χρώμα είναι το ουδέτερο.
Με πράσινο χρώμα είναι το καλώδιο “power on”. Στους υπολογιστές το τροφοδοτικό συνδέεται πάνω στη μητρική πλακέτα. Όταν πιεστεί ο διακόπτης “on/off”, το καλώδιο αυτό κλείνει κύκλωμα. Αυτό σημαίνει ότι για να δουλέψει το τροφοδοτικό όπως επιθυμούμε εμείς (χωρίς τη μητρική πλακέτα) θα πρέπει το καλώδιο “power on” να ενωθεί με ένα μαύρο καλώδιο, ώστε να είναι πάντα σε κλειστό κύκλωμα (εικόνα 2, κίτρινος κύκλος). Τα υπόλοιπα καλώδια, καθώς και όσα καλώδια των πιο πάνω χρωμάτων δε χρησιμοποιήσουμε, τα κόβουμε και τα μονώνουμε. Μπορούμε να ανοίξουμε τις κατάλληλες τρύπες στο περίβλημα του τροφοδοτικού, για να περάσουμε τους κατάλληλους ακροδέκτες (4mm banana jack). Θα χρειαστούν τρεις ακροδέκτες για τις τάσεις και μία για το ουδέτερο (εικόνα 3), στους οποίους συνδέουμε τα καλώδια που επιθυμούμε.
Τα τροφοδοτικά Η/Υ, για να λειτουργούν σωστά, χρειάζονται κάποιο φορτίο (είναι πιθανό κάποια παλιά τροφοδοτικά ATX να μην ξεκινούν καν χωρίς αυτό, ή να σβήνουν μετά από λίγη ώρα). Για το λόγο αυτό συνδέουμε μία κεραμική αντίσταση (dummy load), πχ. 10 Ω 16W, με ένα καλώδιο 5 V και ένα ουδέτερο, ώστε το τροφοδοτικό να έχει μόνιμα αυτό το ελάχιστο φορτίο (εικόνα 2, κόκκινος κύκλος). Κόβουμε και μονώνουμε τα καλώδια που δε χρειαζόμαστε και όταν τελειώσουμε με τις συνδέσεις, το τροφοδοτικό μας είναι έτοιμο για χρήση.
Εικόνα 2. Η σύνδεση εσωτερικά των καλωδίων με τους ακροδέκτες. Στον κίτρινο κύκλο διακρίνεται η σύνδεση του πράσινου καλωδίου (power on) με το ουδέτερο. Στον κόκκινο κύκλο διακρίνεται η κεραμική αντίσταση (dummy load).
Εικόνα 3. Οι ακροδέκτες (banana jack) που τοποθετήσαμε στο τροφοδοτικό.
Δύο λεπτομέρειες:
Οι διατάξεις των παραδειγμάτων που ακολουθούν έχουν πολύ μικρή αντίσταση, οπότε το ρεύμα μπορεί να είναι υπερβολικά υψηλό, έξω από τις προδιαγραφές του τροφοδοτικού. Δεν υπάρχει πρόβλημα για το τροφοδοτικό, αν συμβεί κάτι τέτοιο απλά σβήνει, δεν καίγεται. Για την εκτέλεση του πειράματος όμως θα χρειαστεί να μετριάσουμε λίγο το ρεύμα με τη χρήση μίας αντίστασης, (πχ. 0,5 Ω).
Επίσης καλό είναι να χρησιμοποιούμε καλώδια που αντέχουν υψηλά ρεύματα. Στις φωτογραφίες, τα καλώδια προέρχονται από ένα πολύκλωνο καλώδιο 3 X 2,5 mm.
Παραδείγματα χρήσης:
Εικόνα 4. Ηλεκτρομαγνητικός κινητήρας. Η ένταση στα 12 V είναι 6,3 Α.
Εικόνα 5. Αποτύπωση μαγνητικού πεδίου ευθύγραμμου ρευματοφόρου αγωγού. Με ένταση ρεύματος 18,3 A (τάση 12 V), το πεδίο γίνεται αμέσως ευκρινές, με μερικά χτυπήματα του δαχτύλου στην επιφάνεια, όταν ο αγωγός διαρρέεται από ρεύμα.
Εικόνα 6. Αποτύπωση μαγνητικού πεδίου σπειροειδούς ρευματοφόρου αγωγού. Με ένταση ρεύματος 18,2 A (τάση 12 V), το πεδίο γίνεται αμέσως ευκρινές, με μερικά χτυπήματα του δαχτύλου στην επιφάνεια, όταν ο αγωγός διαρρέεται από ρεύμα.
Σημείωση: Την αξιοποίηση ενός παλιού τροφοδοτικού Η/Υ για την κατασκευή εργαστηριακού τροφοδοτικού την πρότεινα για πρώτη φορά κατά τη θητεία μου ως συνεργάτης στο ΕΚΦΕ Ρεθύμνου. Σε αυτό το άρθρο, μπορείτε να δείτε διάφορες εκδοχές υλοποίησης που είχα κατασκευάσει και προτείνει.