Construiți un motor dintr-o baterie, un fir și un magnet

În 1821 Michael Faraday a făcut un experiment cu o baterie, un magnet și un fir. Motorul simplu pe care la construit (numit motor homopolar sau unipolar) a fost pionierul motorului electric modern. Puteți construi, de asemenea, propriul motor homopolar cu aceleași materiale. Odată ce ați construit motorul, puteți face și câteva experimente fizice.

conținut

Metodă

Metoda 1construiți un motor homopolar simplu
Metoda 2construiți un motor homopolar independent
Metoda 3construiți o unitate magnetohydrodynamică

Avertisment

metodă

Metoda 1
Construiți un motor homopolar simplu

Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 1

Obțineți materialele de care aveți nevoie. Nu aveți nevoie de instrumente speciale pentru a construi un motor homopolar. Tot ce aveți nevoie este o baterie, un fir de cupru, un magnet de neodim și un șurub de perete.

Puteți utiliza orice baterie alcalină cu mangan, dar o baterie mai mare ca o celulă pentru bebeluși poate fi mai ușor de ținut.
Ia cativa centimetri de fir de cupru. Puteți utiliza sârmă goală sau izolată. Dacă ați ales o conductă izolată, va trebui să scoateți izolația la ambele capete. Sârmă de cupru este disponibilă pe internet și la cele mai multe magazine hardware.
Orice magnet neodymium ar trebui să fie potrivit pentru acest experiment, dar cel mai bine este să căutați unul cu un strat conductiv. Puteți cumpăra magneți neodymi nichelat în diferite dimensiuni pe Internet.
De asemenea, aveți nevoie de un șurub de gips-carton sau de șuruburi. Utilizați șurubul pentru a vedea cum funcționează motorul. Șurubul se va roti de îndată ce motorul va fi asamblat corect.

Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 2

Atașați magnetul la șurub. Luați magnetul neodim și atașați-l la capul șurubului de pe gips-carton.

Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 3

Atașați șurubul la un capăt al bateriei. Puteți atașa vârful șurubului la un capăt al bateriei. Partea respectivă decide în ce direcție motorul se rotește mai târziu.

Faptul că între vârful șurubului și acumulator este doar un punct de contact, frecarea este relativ scăzută. Un magnet mai puternic va reduce în continuare fricțiunea dintre aceste două puncte.

Asigurați-un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 4

Puneți firul de cupru pe baterie. Luați firul de cupru și țineți-l la celălalt capăt al bateriei. De exemplu, dacă ați atașat șurubul la capătul butonului (polul pozitiv), țineți firul de cupru la capătul plat (polul negativ).

Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 5

Finalizați motorul. Țineți capătul liber al firului de cupru pe o parte a magnetului. Magnetul și șurubul ar trebui să înceapă acum să se întoarcă.

Dacă țineți firul de cupru lateral în fața magnetului, circuitul se va închide între polii bateriei. Curentul curge de la un capăt al bateriei prin șurub în magnet. Ținând firul pe partea laterală a magnetului, curentul poate continua să curgă prin fir către celălalt capăt al bateriei.

Un motor homopolar este capabil să se rotească continuu fără a trebui să schimbe direcția de curgere a fluxului.

Nu durează prea mult pentru ca șurubul să se transforme destul de repede. Atât șurubul cât și magnetul pot deconecta cu ușurință bateria. Fiți foarte atent atunci când lucrați cu magneți și electricitate.

Când efectuați acest experiment, firul se poate încălzi. Prin urmare, nu îl țineți prea mult timp pe magnet.

Metoda 2
Construiți un motor homopolar independent

Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 6

Obțineți materialele de care aveți nevoie. Aveți nevoie doar de câteva lucruri pentru a construi un motor homopolar liber. Tot ce ai nevoie, ar trebui să poți ajunge pe internet sau în magazinul tău de hardware local.

Pentru a construi motorul, veți avea nevoie de următoarele materiale: o baterie de mignon, doi până la trei magneți neodim și câțiva centimetri de fir de cupru.
De asemenea, este posibil să aveți nevoie de tăietori de fir pentru a vă ajuta să lucrați cu firul de cupru.

Realizați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 7

Așezați bateria pe magneți. Puneți magneții unul peste celălalt. Apoi puneți bateria pe partea plat (sau negativă) a magneților.

Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 8

Îndoiți firul de cupru. Luați câteva centimetri din firul de cupru și îndoiți-l astfel încât un capăt să atingă magnetul, iar celălalt capăt atinge polul pozitiv al bateriei.

Puteți îndoi firul de cupru în diferite forme care se vor roti de îndată ce atinge bateria. Formele simetrice sunt cele mai bune pentru acest lucru, deoarece firul este altfel scos din echilibru prin rotație.

Încercați să vă îndoiți firul de cupru la inimă. Când formați inima, ar trebui să îndoiți cele două capete ale firului de cupru pentru a se potrivi în jurul magnetului. Depresiunea din partea de sus a inimii este punctul de contact pentru polul pozitiv al bateriei.

Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 9

Puneți firul peste motor. Luați firul și puneți-l peste baterie. Atâta timp cât o zonă a firului atinge lateral magneții și o altă zonă a firului atinge polul pozitiv al bateriei, firul ar trebui să se rotească.

Curentul din acest motor homopolar curge într-un câmp magnetic. Când curentul curge într-un câmp magnetic, așa-numita forță Lorentz este creată. Forța Lorentz face ca firul să se întoarcă în jurul bateriei.

Sârmă face contact cu bateria în trei puncte: un punct de contact cu firul este polul pozitiv, celelalte două puncte de contact sunt cele două capete de sârmă de pe magnet și, astfel, polul negativ al bateriei. Curentul curge din polul pozitiv și din ambele părți ale firului. Câmpul magnetic împinge curentul spre exterior, astfel încât firul se rotește.

Metoda 3
Construiți o unitate magnetohydrodynamică

Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 10

Obțineți materialele de care aveți nevoie. Puteți utiliza motorul dvs. homopolar pentru a reprezenta unitatea magnetohydrodynamică (MHA pentru scurt). În unitatea magnetohydrodynamică, energia electrică este folosită pentru a conduce ceva în apă. Pentru acest experiment aveți nevoie de următoarele:

O celulă pentru copii
Un magnet puternic de neodim
Două bucăți de fir de cupru gros
O placă mică și adâncă
Sare și piper

Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 11

Pregătiți apa. Umpleți o placă la 0,5 cm până la 1,5 cm plină cu apă. Asigurați-vă că plăcuța nu este complet umplută. Adăugați câteva sare și piper și plasați placa pe magnet.

Adaosul de sare asigură că apa conduce mai bine electricitatea. Ardeiul vă asigură că puteți vedea mai bine mișcarea rezultată.

Realizați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 12

Îndoiți firul. Îndoiți ambele bucăți de sârmă, astfel încât capetele lor opuse să fie la numai câțiva centimetri distanță atunci când țineți capătul opus bateriei.

Dacă țineți firele de cupru la baterie, firele ar trebui să formeze aproape un "Y". Asigurați-vă că nu atingeți capetele cablului.

Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 13

Țineți firele la baterie. Țineți un capăt al unui fir la borna pozitivă a bateriei și un capăt al celuilalt fir la terminalul său negativ.

Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 14

Îndepărtați capetele rămase ale firului în apa de pe placă. Introduceți un capăt al firului în centrul plăcii și celălalt capăt al firului spre peretele interior al plăcii. Ar trebui să puteți vedea cum se formează strudels de apă la capătul firului.

Apa se deplasează datorită forței Lorentz. Ambele fire conduc energia electrică. Când împingeți firele în apa sărată, circuitul se închide. Curentul curge orizontal de la un fir la altul prin apă. Dar deoarece placa este pe un magnet, există un câmp magnetic care se mișcă prin apă. Atunci când curentul electric curge prin câmpul magnetic, forța Lorentz determină formarea vârtejului în apă.

Dacă activați bateria, puteți modifica direcția de curgere a fluxului și apa se deplasează în direcția opusă.

Lucrezi cu apă și electricitate - fii atent când faci acest experiment.