Том Стентон — інженер і ютубер із Британії, відомий тим, що будує дивні, але цілком робочі речі руками. Цього разу він узяв маятник, кілька магнітів і мотки мідного дроту — і зробив з цього генератор. Просто тому що міг. На початку відео Том показує простий дослід: магніт на мотузці гойдається над мідним блоком. Мідь не магнітна, але магніт все одно гальмує — бо наводить у металі вихрові струми, які створюють власне магнітне поле і чинять опір руху.

Вся кінетична енергія просто перетворюється на тепло і зникає. І тут він запитує: а що, якщо це тепло не марнувати, а якось зловити? Том намотав мідний дріт у котушку, підключив до неї діод і світлодіод — і маятник справді почав блимати.

Але тільки в одному напрямку, бо генерується змінний струм, а LED потребує постійного. Рішення просте і елегантне: діодний міст (чотири діоди у правильній схемі), який перетворює змінний струм на постійний. Плюс конденсатор для накопичення енергії між гойданнями.

Працює. Маленький прототип переконав — час будувати щось серйозне. У Тома вже стояв великий трикутний каркас від старого требюше (так, він будував середньовічний катапульт — звичайний вівторок).

З алюмінієвого профілю він зробив нову руку маятника. Для генератора зібрав масив магнітів у так звану схему Халбаха — це розташування, при якому магнітне поле концентрується з одного боку і майже зникає з іншого. Ще додав залізну пластину за магнітами, щоб підсилити ефект.

Пластину вирізав сам на саморобному ЧПУ-фрезері — з першої спроби не вийшло через брак крутного моменту, але після налаштувань все зійшлося. Котушки намотав на 3D-надрукованих шаблонах, надрукованих на Form Labs Form 4. Усього шість котушок, три діодні мости, конденсаторний банк на 100 000 мікрофарад.

Спочатку один світлодіод. Потім два, три… шість.

Далі — вентилятор на електромоторі. Ось тут уже було видовищно: маятник реально розкручував лопасті. Том навіть поставив вентилятор на підлогу, щоб показати — ніякої батарейки в рукаві немає.

Потім підключив розрядник на 400 кіловольт. І воно спрацювало — з характерним “це ж просто безглуздо” в коментарі від самого автора. Апофеоз — електромагнітна катапульта для паперового літачка.

З першого разу не злетіло, конденсатори не встигли зарядитись. З другої спроби — злетіло відмінно. А телефон зарядити можна?

Технічно — так. Том підключив USB-регулятор напруги і почав заряджати смартфон. Але є нюанс: максимальний запас енергії в маятнику з 40-кілограмовою гирею і висотою гойдання 18 см — це приблизно 0,02 Вт·год.

Щоб повністю зарядити телефон, треба підняти гирю і відпустити її майже тисячу разів. Не гойдань — саме підйомів з нуля. Плюс телефон розряджає конденсатори швидше, ніж вони встигають зарядитись між гойданнями, і починає примхливо реагувати на нестабільний струм. Тож як практичний зарядний пристрій — провал.

Як демонстрація механічного накопичення енергії — чудово. Маятник — це механічна батарея. Підняв гирю, запасся енергією, витрачай поступово.

При малих кутах гойдання (до 10-15°) поведінка передбачувана і стабільна, напруга на виході більш-менш рівна. Збільшувати запас енергії краще масою, а не висотою підйому — так і напруга стабільніша, і конденсатори менші потрібні. Том навіть порахував реальну потужність: при шести світлодіодах за три хвилини маятник втратив 13 см висоти гойдання, що відповідає 51 джоулю.

Ділимо на 180 секунд — отримуємо середню потужність близько 0,28 Вт. Небагато, але цілком реально і вимірювано.