În 1821, Michael Faraday a construit un motor homopolar simplu folosind o baterie, un magnet și o sârmă, ceea ce a deschis calea motorului electric modern. Cu aceleași materiale, vă puteți construi propriul motor homopolar și puteți încerca câteva experimente pentru a urmări fizica la locul de muncă!
Pași
Metoda 1 din 3: Construirea unui motor homopolar simplu
Pasul 1. Strângeți materialele
Nu aveți nevoie de instrumente speciale pentru a face un motor homopolar. Tot ce aveți nevoie este o baterie, o lungime de sârmă de cupru și un magnet de neodim.
- Puteți utiliza orice tip de baterie alcalină, dar o baterie mai mare, cum ar fi o celulă C, va fi mai ușor de ținut.
- Obțineți câțiva centimetri de sârmă de cupru. Puteți folosi sârmă goală sau sârmă izolată. Dacă alegeți să utilizați sârmă izolată, îndepărtați o parte din izolație la fiecare capăt. Puteți găsi sârmă de cupru online sau la majoritatea magazinelor de hardware.
- Orice magnet de neodim ar trebui să facă trucul pentru acest experiment, dar căutați unul cu o placare conductivă. Puteți cumpăra magneți din neodim placat cu nichel de diferite dimensiuni online.
- De asemenea, veți avea nevoie de un șurub de gips-carton. Șurubul vă va permite să vedeți motorul în acțiune. Odată ce ați construit cu succes motorul, șurubul se va roti.
Pasul 2. Puneți magnetul pe șurub
Luați magnetul de neodim și atașați-l capul șurubului de gips-carton.
Pasul 3. Atașați șurubul la un capăt al bateriei
Puteți pune vârful șurubului pe ambele părți ale bateriei. Partea pe care o alegeți va determina ce direcție va roti motorul.
Punctul unic de contact dintre vârful șurubului și baterie servește drept rulment cu frecare redusă. Un magnet mai greu va reduce cantitatea de frecare dintre aceste două puncte
Pasul 4. Așezați firul de cupru pe baterie
Luați firul de cupru și țineți-l de celălalt capăt al bateriei. De exemplu, dacă ați plasat șurubul pe capătul butonului bateriei, țineți firul de cupru la capătul plat.
Pasul 5. Completați motorul
Plasați ușor capătul liber al firului de cupru pe partea magnetului. Magnetul și șurubul ar trebui să înceapă să se rotească.
- Când așezați firul de cupru pe partea magnetului, completați circuitul între bornele bateriei. Curentul curge de la un capăt al bateriei, în jos șurub, și în magnet. Atingând firul pe partea laterală a magnetului, permiteți curentului să curgă în continuare prin fir și în celălalt capăt al bateriei.
- Un motor homopolar este capabil de rotație continuă fără a fi nevoie să inversați direcția curentului.
- Nu durează mult până când șurubul începe să se rotească la viteze mari. Atât șurubul, cât și magnetul pot zbura cu ușurință de pe baterie. Aveți grijă când lucrați cu magneți și electricitate.
- Este posibil ca firul să se încălzească atunci când se efectuează acest experiment. Nu țineți firul de magnet pentru perioade lungi de timp.
Metoda 2 din 3: Realizarea unui motor homopolar independent
Pasul 1. Strângeți-vă consumabilele
Ai nevoie doar de câteva lucruri pentru a crea un motor homopolar independent. Ar trebui să puteți găsi tot ce aveți nevoie online sau la magazinul dvs. local de hardware.
- Veți avea nevoie de următoarele materiale pentru a vă face motorul: 1 baterie AA, 2-3 magneți de neodim și câțiva centimetri de sârmă de cupru.
- De asemenea, este posibil să aveți nevoie de o pereche de freze sau clești pentru a vă ajuta să lucrați firul de cupru.
Pasul 2. Așezați bateria pe magneți
Stivuiește-ți magneții împreună pentru a face un stand. Așezați partea plană sau negativă a bateriei deasupra magneților.
Pasul 3. Îndoiți firul de cupru
Luați câțiva centimetri de sârmă de cupru și îndoiți-l astfel încât un capăt să atingă magnetul și un capăt să atingă partea pozitivă a bateriei.
- Puteți îndoi firul de cupru în diferite forme care se vor roti atunci când sunt așezate pe baterie. Formele simetrice funcționează cel mai bine, astfel încât filarea să nu arunce firul de pe echilibru.
- Încercați să îndoiți firul în formă de inimă. Când formați forma inimii, îndoiți fiecare capăt al firului de cupru astfel încât să se potrivească în jurul magnetului. Indentarea din partea de sus a inimii va fi punctul de conectare la capătul pozitiv al bateriei.
Pasul 4. Așezați firul peste motor
Luați firul și plasați-l peste baterie. Atâta timp cât aveți o secțiune de sârmă care atinge partea magnetului și o secțiune de sârmă care atinge partea pozitivă a bateriei, sârma dvs. ar trebui să se rotească.
- Curentul din acest motor homopolar curge în prezența unui câmp magnetic. Când un curent curge într-un câmp magnetic, va experimenta ceva cunoscut sub numele de forța Lorentz. Forța Lorentz este cea care face ca firul să se rotească în jurul bateriei.
- Firul se conectează la baterie în trei puncte. Un punct al firului se află pe terminalul pozitiv, iar cele două capete ale firului sunt lângă magnet, pe terminalul negativ. Curentul curge din terminalul pozitiv și coboară pe ambele părți ale firului. Câmpul magnetic împinge curentul spre exterior, determinând rotirea firelor.
Metoda 3 din 3: Construirea unui sistem de propulsie magnetohidrodinamic
Pasul 1. Strângeți-vă consumabilele
Puteți utiliza motorul homopolar pentru a demonstra propulsia magnetohidrodinamică (MHD). Propulsia MHD este un mijloc de utilizare a curentului electric pentru a împinge ceva prin apă. Veți avea nevoie de următoarele pentru acest experiment:
- 1 baterie cu celule C.
- 1 magnet puternic de neodim
- 2 bucăți de sârmă groasă de cupru
- Un mic fel de mâncare
- Sare si piper
Pasul 2. Pregătiți apa
Se toarnă aproximativ 0,6 până la 1,3 cm de apă în vas. Nu umpleți vasul complet. Se amestecă câteva linii de sare și piper și se pune vasul pe magnet.
Adăugarea de sare îmbunătățește conductivitatea apei. Adăugarea de piper vă permite să vedeți propulsia la locul de muncă
Pasul 3. Îndoiți firul
Îndoiți fiecare bucată de sârmă astfel încât, atunci când țineți firele de baterie, capetele opuse să fie la doar câțiva centimetri distanță.
Când țineți firul de cupru de baterie, firele ar trebui să formeze aproape „Y”. Aveți grijă să nu lăsați capetele firului să se atingă
Pasul 4. Țineți firele de baterie
Țineți un fir de partea pozitivă a bateriei și un capăt de partea negativă a bateriei.
Pasul 5. Lipiți capetele libere ale firului în vasul cu apă
Așezați o sârmă în centrul vasului, iar cealaltă pe partea laterală a vasului. Ar trebui să vedeți cum apa începe să se învârtă în jurul unuia dintre fire.
- Apa se mișcă datorită forței Lorentz. Fiecare fir transportă un curent electric. Când introduceți firele în apa sărată, completați circuitul. Curentul se deplasează orizontal prin apă, de la un fir la altul. Deoarece vasul de apă stă pe un magnet, există un câmp magnetic care se mișcă în sus prin apă. Când curentul electric se mișcă prin câmpul magnetic, forța Lorentz face ca apa să se rotească.
- Dacă întoarceți bateria, puteți inversa direcția curentului, iar apa se va roti în direcția opusă.
- Aveți de-a face cu apă și electricitate, așa că aveți grijă când efectuați acest experiment.
