I 1821 byggede Michael Faraday en simpel homopolar motor ved hjælp af et batteri, en magnet og ledning, som banede vejen for den moderne elmotor. Med de samme materialer kan du bygge din egen homopolære motor og prøve nogle eksperimenter for at se fysik på arbejde!
Trin
Metode 1 af 3: Bygning af en simpel homopolær motor
Trin 1. Saml dine materialer
Du behøver ikke noget specielt værktøj til at lave en homopolær motor. Alt du behøver er et batteri, en længde af kobbertråd og en neodymmagnet.
- Du kan bruge enhver form for alkalisk batteri, men et større batteri, f.eks. En C-celle, bliver lettere at holde.
- Få et par centimeter kobbertråd. Du kan bruge bar ledning eller isoleret ledning. Hvis du vælger at bruge isoleret ledning, skal du fjerne noget af isoleringen i hver ende. Du kan finde kobbertråd online eller i de fleste isenkræmmere.
- Enhver neodymiummagnet bør gøre tricket til dette eksperiment, men søg efter en med en ledende belægning. Du kan købe forniklede neodymmagneter i forskellige størrelser online.
- Du skal også bruge en gipsskrue. Skruen lader dig se motoren i aktion. Når du har konstrueret motoren med succes, drejer skruen.
Trin 2. Sæt magneten på skruen
Tag neodymmagneten, og fastgør hovedet på gipsskruen.
Trin 3. Sæt skruen fast i den ene ende af batteriet
Du kan sætte skruespidsen på hver side af batteriet. Den side, du vælger, bestemmer i hvilken retning din motor skal dreje.
Det eneste kontaktpunkt mellem skruespidsen og batteriet fungerer som et lavfriktionsleje. En tungere magnet vil reducere mængden af friktion mellem disse to punkter
Trin 4. Læg kobbertråden på batteriet
Tag din kobbertråd og hold den i den anden ende af batteriet. For eksempel, hvis du placerede din skrue på knappens ende af batteriet, skal du holde kobbertråden mod den flade ende.
Trin 5. Fuldfør motoren
Placer forsigtigt den frie ende af kobbertråden på siden af magneten. Magneten og skruen skal begynde at dreje.
- Når du placerer kobbertråden på siden af magneten, fuldender du kredsløbet mellem batteripolerne. Strømmen strømmer fra den ene ende af batteriet, ned ad skruen og ind i magneten. Ved at røre ledningen til siden af magneten tillader du, at strømmen fortsætter med at strømme gennem ledningen og ind i den anden ende af batteriet.
- En homopolær motor er i stand til kontinuerlig rotation uden at det er nødvendigt at vende strømens retning.
- Det tager ikke lang tid, før skruen begynder at dreje ved høje hastigheder. Både skruen og magneten kunne let flyve af batteriet. Vær forsigtig, når du arbejder med magneter og elektricitet.
- Det er muligt for ledningen at blive varm, når dette eksperiment udføres. Hold ikke ledningen til magneten i længere tid.
Metode 2 af 3: Fremstilling af en fritstående homopolær motor
Trin 1. Saml dine forsyninger
Du behøver kun et par ting for at lave en fritstående homopolær motor. Du bør kunne finde alt, hvad du har brug for online, eller i din lokale isenkræmmer.
- Du skal bruge følgende materialer til at lave din motor: 1 AA-batteri, 2-3 neodymmagneter og flere centimeter kobbertråd.
- Du har muligvis også brug for et par trådskærere eller tænger til at hjælpe dig med at arbejde med kobbertråden.
Trin 2. Læg batteriet på magneterne
Stak dine magneter sammen for at få et stativ. Placer den flade eller negative side af batteriet oven på magneterne.
Trin 3. Bøj din kobbertråd
Tag flere centimeter kobbertråd og bøj den, så den ene ende rører ved magneten, og den ene ende rører ved den positive side af batteriet.
- Du kan bøje din kobbertråd i forskellige former, der vil rotere, når den placeres på batteriet. Symmetriske former fungerer bedst, så spinningen ikke kaster tråden ud af balance.
- Prøv at bøje din ledning til en hjerteform. Når du danner hjerteformen, skal du bøje hver ende af kobbertråd, så de passer rundt om magneten. Indrykningen øverst i hjertet vil være forbindelsespunktet til den positive ende af batteriet.
Trin 4. Læg ledningen over motoren
Tag din ledning og læg den over batteriet. Så længe du har en ledningssektion, der rører ved siden af magneten, og en del af ledningen, der rører den positive side af batteriet, skal din ledning dreje.
- Strømmen i denne homopolære motor strømmer i nærvær af et magnetfelt. Når en strøm strømmer i et magnetfelt, vil den opleve noget kendt som Lorentz -kraften. Lorentz -kraften er det, der får ledningen til at dreje rundt om batteriet.
- Ledningen tilsluttes batteriet på tre punkter. Et punkt på ledningen er på den positive terminal, og de to ender af ledningen er nær magneten, på den negative terminal. Strømmen strømmer ud af den positive terminal og ned på begge sider af tråden. Magnetfeltet skubber strømmen udad, hvilket får ledningerne til at rotere.
Metode 3 af 3: Opbygning af et magnetohydrodynamisk fremdriftssystem
Trin 1. Saml dine forsyninger
Du kan bruge din homopolære motor til at demonstrere magnetohydrodynamisk (MHD) fremdrift. MHD -fremdrift er et middel til at bruge elektrisk strøm til at skubbe noget gennem vand. Du skal bruge følgende til dette eksperiment:
- 1 C-batteri
- 1 stærk neodymium magnet
- 2 stykker tyk kobbertråd
- En lille ret
- Salt og peber
Trin 2. Forbered vandet
Hæld ca. 0,6 til 1,3 cm vand i fadet. Fyld ikke retten helt. Rør et par streger salt og peber i, og anbring fadet på magneten.
Tilsætning af salt forbedrer vandets ledningsevne. Ved at tilføje peber kan du se fremdriften på arbejde
Trin 3. Bøj tråden
Bøj hvert stykke ledning, så når du holder ledningerne til batteriet, er de modsatte ender kun få centimeter fra hinanden.
Når du holder kobbertråden til batteriet, skal ledningerne næsten have en "Y" -form. Pas på ikke at lade enderne af ledningen røre hinanden
Trin 4. Hold ledningerne til batteriet
Hold en ledning mod den positive side af batteriet, og den ene ende mod den negative side af batteriet.
Trin 5. Stik ledningens frie ender i fadet med vand
Placer den ene ledning i midten af fadet, og den anden mod fadets side. Du skal se vandet begynde at hvirvle rundt om en af ledningerne.
- Vandet bevæger sig på grund af Lorentz -kraften. Hver ledning bærer en elektrisk strøm. Når du dypper ledningerne i saltvandet, fuldender du kredsløbet. Strømmen bevæger sig vandret gennem vandet, fra den ene ledning til den anden. Fordi skålen med vand sidder på en magnet, er der et magnetfelt, der bevæger sig opad gennem vandet. Når den elektriske strøm bevæger sig gennem magnetfeltet, får Lorentz -kraften vandet til at dreje.
- Hvis du vender batteriet rundt, kan du vende strømstrømmen, og vandet vil dreje i den modsatte retning.
- Du beskæftiger dig med vand og elektricitet, så vær forsigtig, når du udfører dette eksperiment.
