1821. aastal ehitas Michael Faraday aku, magneti ja traadi abil lihtsa homopolaarse mootori, mis sillutas teed kaasaegsele elektrimootorile. Samade materjalide abil saate ehitada oma homopolaarse mootori ja proovida mõningaid katseid, et vaadata füüsikat tööl!
Sammud
Meetod 1 /3: lihtsa homopolaarse mootori ehitamine
Samm 1. Koguge oma materjalid kokku
Homopolaarse mootori valmistamiseks ei vaja te spetsiaalseid tööriistu. Kõik, mida vajate, on aku, vasktraadi pikkus ja neodüümmagnet.
- Võite kasutada mis tahes tüüpi leelispatareisid, kuid suuremat akut, näiteks C-elementi, on lihtsam käes hoida.
- Hankige paar tolli vasktraati. Võite kasutada paljast traati või isoleeritud traati. Kui otsustate kasutada isoleeritud traati, eemaldage osa isolatsioonist mõlemast otsast. Vasktraati leiate Internetist või enamikust riistvara kauplustest.
- Iga neodüümmagnet peaks selle katse jaoks trikki tegema, kuid otsige seda juhtiva kattega. Internetist saate osta erineva suurusega nikeldatud neodüümmagneteid.
- Teil on vaja ka ühte kipsplaadi kruvi. Kruvi võimaldab teil näha mootori töötamist. Kui olete mootori edukalt konstrueerinud, hakkab kruvi pöörlema.
Samm 2. Asetage magnet kruvile
Võtke neodüümmagnet ja kinnitage see kipsplaadi kruvi peaga.
Samm 3. Kinnitage kruvi aku ühe otsa külge
Võite kruvi otsa panna aku mõlemale küljele. Valitud külg määrab, mis suunas teie mootor pöörleb.
Üksainus kontaktpunkt kruvi otsa ja aku vahel toimib väikese hõõrdumisega laagrina. Raskem magnet vähendab nende kahe punkti vahelist hõõrdumist
Samm 4. Asetage vasktraat akule
Võtke vasktraat ja hoidke seda aku teise otsa külge. Näiteks kui panite kruvi aku nuppude otsa, hoidke vasktraati lameda otsaga.
Samm 5. Täitke mootor
Asetage vasktraadi vaba ots õrnalt magneti külge. Magnet ja kruvi peaksid hakkama pöörlema.
- Kui asetate vasktraadi magneti külge, lõpetate vooluahela aku klemmide vahel. Vool voolab aku ühest otsast, kruvi alla ja magnetisse. Puudutades traati magneti küljele, lasete voolul juhtmest läbi voolata ja aku teise otsa.
- Homopolaarne mootor on võimeline pidevalt pöörlema, ilma et oleks vaja voolu suunda ümber pöörata.
- Ei võta kaua aega, kui kruvi hakkab pöörlema suurel kiirusel. Nii kruvi kui ka magnet võivad akust hõlpsalt maha lennata. Olge magnetite ja elektriga töötamisel ettevaatlik.
- Selle katse läbiviimisel on võimalik, et traat soojeneb. Ärge hoidke traati magnetiga pikemat aega.
Meetod 2/3: eraldiseisva homopolaarse mootori valmistamine
Samm 1. Koguge oma varud kokku
Iseseisva homopolaarse mootori valmistamiseks vajate vaid mõnda asja. Peaksite leidma kõik vajaliku veebis või kohalikus riistvara kaupluses.
- Mootori valmistamiseks vajate järgmisi materjale: 1 AA patarei, 2-3 neodüümmagnetit ja mitu tolli vasktraati.
- Samuti võite vajada paari traatlõikurit või tangid, mis aitavad teil vasktraati töödelda.
Samm 2. Asetage aku magnetitele
Pange magnetid üksteise külge, et saada alus. Asetage aku lame või negatiivne külg magnetite peale.
Samm 3. Painutage oma vasktraati
Võtke mitu tolli vasktraati ja painutage seda nii, et üks ots puudutab magnetit ja teine ots aku positiivset külge.
- Saate oma vasktraati painutada erineva kujuga, mis pöörleb aku peale asetades. Sümmeetrilised kujundid toimivad kõige paremini, nii et ketramine ei viska traati tasakaalust välja.
- Proovige oma traati südame kujuks painutada. Südame kuju moodustamisel painutage vasktraadi mõlemat otsa nii, et need sobivad magneti ümber. Südamiku ülaosas olev süvend on ühenduspunkt aku positiivse otsaga.
Samm 4. Asetage traat mootori kohale
Võtke juhe ja asetage see aku kohale. Niikaua kui teil on osa juhtmest, mis puudutab magneti külge ja osa traati, mis puudutab aku positiivset külge, peaks teie traat pöörlema.
- Selle homopolaarse mootori vool voolab magnetvälja juuresolekul. Kui vool voolab magnetväljas, kogeb see midagi, mida tuntakse Lorentzi jõuna. Lorentzi jõud põhjustab juhtme pöörlemist aku ümber.
- Juhe ühendub akuga kolmes punktis. Üks juhtmepunkt asub positiivsel klemmil ja traadi kaks otsa on magneti lähedal, negatiivsel klemmil. Vool voolab positiivsest klemmist välja ja traadi mõlemalt poolt alla. Magnetväli surub voolu väljapoole, põhjustades juhtmete pöörlemist.
Meetod 3/3: magnethüdrodünaamilise tõukejõusüsteemi ehitamine
Samm 1. Koguge oma varud kokku
Saate kasutada oma homopolaarset mootorit magnethüdrodünaamilise (MHD) tõukejõu demonstreerimiseks. MHD tõukejõud on vahend elektrivoolu kasutamiseks millegi surumiseks läbi vee. Selle katse jaoks vajate järgmist.
- 1 C-elemendi aku
- 1 tugev neodüümmagnet
- 2 tükki paksu vasktraati
- Väike roog
- Sool ja pipar
Samm 2. Valmistage vesi ette
Valage tassi umbes 0,25–1,5 tolli (0,6–1,3 cm) vett. Ärge täitke nõusid täielikult. Sega paar kriipsu soola ja pipart ning aseta tass magnetile.
Soola lisamine parandab vee juhtivust. Pipra lisamine võimaldab näha tõukejõudu tööl
Samm 3. Painutage traat
Painutage igat traaditükki nii, et kui hoiate juhtmeid aku küljes, on vastasotsad üksteisest vaid mõne sentimeetri kaugusel.
Kui hoiate vasktraati aku küljes, peaksid juhtmed saama peaaegu "Y" kuju. Olge ettevaatlik, et traadi otsad ei puutuks üksteisega kokku
Samm 4. Hoidke juhtmeid aku külge
Hoidke ühte juhtmest vastu aku positiivset külge ja üht otsa vastu aku negatiivset külge.
Samm 5. Kleepige traadi vabad otsad veeanumasse
Asetage üks traat tassi keskele ja teine vastu tassi külge. Peaksite nägema, et vesi hakkab ühe juhtme ümber keerlema.
- Vesi liigub Lorentzi jõu mõjul. Iga juhe kannab elektrivoolu. Juhtmete soolasesse vette kastmisel lõpetate vooluringi. Vool liigub horisontaalselt läbi vee ühest juhtmest teise. Kuna veenõu istub magnetil, liigub läbi vee magnetväli ülespoole. Kui elektrivool liigub läbi magnetvälja, põhjustab Lorentzi jõud vee pöörlemist.
- Kui pöörate aku ümber, saate voolu suuna ümber pöörata ja vesi pöörleb vastupidises suunas.
- Tegelete vee ja elektriga, seega olge selle katse tegemisel ettevaatlik.
