3 spôsoby, ako vyrobiť motor z batérie, drôtu a magnetu

V roku 1821 Michael Faraday zostrojil jednoduchý homopolárny motor pomocou batérie, magnetu a drôtu, ktorý pripravil pôdu pre moderný elektromotor. S rovnakými materiálmi si môžete zostrojiť vlastný homopolárny motor a vyskúšať niekoľko experimentov, pri ktorých môžete sledovať fyziku pri práci![1]
[2]

Metóda 1 z 3: Zostavenie jednoduchého homopolárneho motora

Zhromaždite si materiál. Na výrobu homopolárneho motora nepotrebujete žiadne špeciálne nástroje. Všetko, čo potrebujete, je batéria, dĺžka medeného drôtu a neodymový magnet.[3]

  • Môžete použiť akýkoľvek druh alkalickej batérie, ale väčšia batéria, napríklad C-článok, sa bude ľahšie držať.[4]
  • Získajte niekoľko centimetrov medeného drôtu. Môžete použiť holý alebo izolovaný drôt. Ak sa rozhodnete použiť izolovaný drôt, na každom konci odizolujte časť izolácie. Medený drôt nájdete na internete alebo vo väčšine železiarstiev.[5]
  • Na tento experiment by mal stačiť akýkoľvek neodymový magnet, ale hľadajte taký, ktorý má vodivé pokovovanie. Poniklované neodymové magnety rôznych veľkostí môžete kúpiť na internete.[6]
    Dôveryhodný zdroj
    Vedeckí kamaráti
    Databáza vedeckých projektov, vysvetlení a vzdelávacích materiálov z odborných zdrojov
    Prejsť na zdroj
  • Budete tiež potrebovať jednu skrutku do sadrokartónu. Skrutka vám umožní vidieť motor v akcii. Keď ste motor úspešne skonštruovali, skrutka sa roztočí.[7]

Priložte magnet na skrutku. Vezmite neodymový magnet a pripevnite ho na hlavu skrutky do sadrokartónu.[8]

Pripevnite skrutku na jeden koniec batérie. Hrot skrutky môžete umiestniť na ktorúkoľvek stranu batérie. Strana, ktorú si vyberiete, určí, ktorým smerom sa bude motorček otáčať.[9]

  • Jediný kontaktný bod medzi špičkou skrutky a batériou slúži ako ložisko s nízkym trením. Ťažší magnet zníži trenie medzi týmito dvoma bodmi.[10]

Umiestnite medený drôt na batériu. Vezmite medený drôt a pripevnite ho k druhému koncu batérie. Ak ste napríklad umiestnili skrutku na gombíkový koniec batérie, držte medený drôt na plochom konci.[11]

Dokončiť motor. Voľný koniec medeného drôtu opatrne priložte k strane magnetu. Magnet a skrutka by sa mali začať otáčať.[12]

  • Keď umiestnite medený drôt na stranu magnetu, dokončíte obvod medzi pólmi batérie. Prúd tečie z jedného konca batérie, po skrutke a do magnetu. Dotknutím sa drôtu na strane magnetu umožníte, aby prúd naďalej tiekol drôtom a do druhého konca batérie.[13]
  • Homopolárny motor je schopný nepretržitého otáčania bez potreby obracať smer prúdu.[14]
  • Netrvá dlho, kým sa skrutka začne otáčať vysokou rýchlosťou. Skrutka aj magnet by mohli ľahko odletieť z batérie. Pri práci s magnetmi a elektrinou buďte opatrní.[15]
  • Pri vykonávaní tohto experimentu je možné, že sa drôt zahreje. Nedržte drôt na magnet dlhší čas.[16]

Metóda 2 z 3: Výroba voľne stojaceho homopolárneho motora

Zhromaždite svoje zásoby. Na výrobu voľne stojaceho homopolárneho motora potrebujete len niekoľko vecí. Všetko potrebné by ste mali nájsť na internete alebo v miestnom železiarstve.

  • Na výrobu motora budeš potrebovať nasledujúce materiály: 1 batériu AA, 2-3 neodymové magnety a niekoľko centimetrov medeného drôtu.[17]
  • Možno budete potrebovať aj štiepacie kliešte alebo kliešte na drôt, ktoré vám pomôžu spracovať medený drôt.[18]
    Dôveryhodný zdroj
    Vedeckí kamaráti
    Databáza vedeckých projektov, vysvetlení a vzdelávacích materiálov z dielne odborníkov
    Prejsť na zdroj

Umiestnite batériu na magnety. Poskladajte magnety na seba, aby ste vytvorili stojan. Umiestnite plochú alebo zápornú stranu batérie na magnety.[19]

Ohýbajte medený drôt. Vezmite niekoľko centimetrov medeného drôtu a ohnite ho tak, aby sa jeden koniec dotýkal magnetu a jeden koniec sa dotýkal kladnej strany batérie.[20]

  • Medený drôt môžete ohýbať do rôznych tvarov, ktoré sa budú po priložení na batériu otáčať. Najlepšie fungujú symetrické tvary, aby otáčanie nevyviedlo drôt z rovnováhy.[21]
  • Skúste ohnúť drôt do tvaru srdca. Keď vytvoríte tvar srdca, ohnite každý koniec medeného drôtu tak, aby sa zmestil okolo magnetu. Zárez v hornej časti srdca bude spojovacím bodom s kladným koncom batérie.[22]

Umiestnite drôt na motor. Vezmite drôt a položte ho na batériu. Pokiaľ sa časť drôtu dotýka strany magnetu a časť drôtu sa dotýka kladnej strany batérie, váš drôt by sa mal roztočiť.[23]

  • Prúd v tomto homopolárnom motore tečie v prítomnosti magnetického poľa. Keď prúd tečie v magnetickom poli, pôsobí naň niečo, čo sa nazýva Lorentzova sila. Lorentzova sila spôsobuje, že sa drôt otáča okolo batérie.[24]
  • Drôt sa pripája k batérii v troch bodoch. Jeden hrot drôtu je na kladnej svorke a dva konce drôtu sú v blízkosti magnetu, na zápornej svorke. Prúd tečie z kladného pólu a po oboch stranách vodiča. Magnetické pole tlačí prúd smerom von, čo spôsobuje otáčanie drôtov.[25]

Metóda 3 z 3:Stavba magnetohydrodynamického pohonného systému

Zhromaždite si zásoby. Homopolárny motor môžete použiť na demonštráciu magnetohydrodynamického (MHD) pohonu. MHD pohon je spôsob využitia elektrického prúdu na tlačenie niečoho cez vodu. Na tento experiment budete potrebovať nasledujúce pomôcky: [26]

  • 1 C-článok batérie
  • 1 silný neodymový magnet
  • 2 kusy hrubého medeného drôtu
  • Malá misa
  • Soľ a korenie

Pripravte si vodu. Nalejte približne .25 až .5 palcov (0.6 až 1.3 cm) vody do misky. Nezaplňte misku úplne. Vmiešajte niekoľko kvapiek soli a korenia a položte misku na magnety.[27]

  • Pridaním soli sa zlepší vodivosť vody. Pridanie korenia vám umožní vidieť pohon pri práci.[28]

Ohýbajte drôt. Ohýbajte každý kus drôtu tak, aby pri priložení drôtov k batérii boli ich protiľahlé konce od seba vzdialené len niekoľko centimetrov.[29]

  • Keď držíte medený drôt pri batérii, drôty by mali vytvoriť takmer tvar písmena „Y“. Dávajte pozor, aby sa konce drôtu navzájom nedotýkali.[30]

Priložte drôty k batérii. Jeden koniec drôtu držte pri kladnej strane batérie a jeden koniec pri zápornej strane batérie.[31]

  • Voľné konce drôtu vložte do misky s vodou. Umiestnite jeden drôt do stredu misky a druhý k boku misky. Mali by ste vidieť, ako sa voda začína víriť okolo jedného z drôtov.[32]

    • Voda sa pohybuje v dôsledku Lorentzovej sily. Každý vodič prenáša elektrický prúd. Keď ponoríte drôty do slanej vody, uzavriete obvod. Prúd sa pohybuje vodorovne cez vodu, od jedného drôtu k druhému. Pretože miska s vodou leží na magnete, cez vodu sa smerom nahor pohybuje magnetické pole. Keď sa elektrický prúd pohybuje magnetickým poľom, Lorentzova sila spôsobuje, že sa voda otáča.[33]
    • Ak otočíte batériu, môžete obrátiť smer prúdu a voda sa bude točiť opačným smerom.[34]
    • Máte do činenia s vodou a elektrickým prúdom, preto buďte pri vykonávaní tohto experimentu opatrní.[35]
  • Odkazy