V roku 1821 postavil Michael Faraday jednoduchý homopolárny motor pomocou batérie, magnetu a drôtu, ktorý otvoril cestu modernému elektrickému motoru. Z rovnakých materiálov si môžete postaviť svoj vlastný homopolárny motor a vyskúšať si niekoľko experimentov na sledovanie fyziky pri práci!
Kroky
Metóda 1 z 3: Zostavenie jednoduchého homopolárneho motora
Krok 1. Zhromaždite svoje materiály
Na výrobu homopolárneho motora nepotrebujete žiadne špeciálne nástroje. Všetko, čo potrebujete, je batéria, medený drôt a neodýmový magnet.
- Môžete použiť akýkoľvek druh alkalickej batérie, ale väčšia batéria, napríklad C-článok, sa bude držať ľahšie.
- Získajte niekoľko palcov medeného drôtu. Môžete použiť izolovaný alebo izolovaný drôt. Ak sa rozhodnete použiť izolovaný drôt, odstráňte časť izolácie na každom konci. Medený drôt nájdete online alebo vo väčšine obchodov s hardvérom.
- Na tento experiment by mal stačiť akýkoľvek neodýmový magnet, ale hľadajte ten s vodivým pokovovaním. Na internete si môžete kúpiť poniklované neodymové magnety rôznych veľkostí.
- Budete tiež potrebovať jednu skrutku do sadrokartónu. Skrutka vám umožní vidieť motor v prevádzke. Akonáhle ste úspešne zostrojili motor, skrutka sa točí.
Krok 2. Nasaďte magnet na skrutku
Vezmite neodýmový magnet a pripevnite ho hlavou skrutky do sadrokartónu.
Krok 3. Na jednom konci batérie pripevnite skrutku
Špičku skrutky môžete nasadiť na obidve strany batérie. Strana, ktorú si vyberiete, určí, akým smerom sa bude váš motor otáčať.
Jediný kontaktný bod medzi špičkou skrutky a batériou slúži ako ložisko s nízkym trením. Ťažší magnet zníži množstvo trenia medzi týmito dvoma bodmi
Krok 4. Umiestnite medený drôt na batériu
Vezmite medený drôt a podržte ho na druhom konci batérie. Ak ste napríklad skrutku umiestnili na koniec batérie s gombíkom, držte medený drôt za plochý koniec.
Krok 5. Dokončite motor
Jemne položte voľný koniec medeného drôtu na stranu magnetu. Magnet a skrutka by sa mali začať otáčať.
- Keď umiestnite medený drôt na stranu magnetu, dokončíte obvod medzi svorkami batérie. Prúd preteká z jedného konca batérie, skrutkou nadol a do magnetu. Dotknutím sa vodiča na strane magnetu necháte prúd prúdiť cez vodič a na druhý koniec batérie.
- Homopolárny motor je schopný nepretržitého otáčania bez toho, aby bolo potrebné meniť smer prúdu.
- Netrvá dlho a skrutka sa začne otáčať vysokou rýchlosťou. Skrutka aj magnet mohli ľahko odletieť z batérie. Pri práci s magnetmi a elektrinou buďte opatrní.
- Pri tomto experimente sa môže drôt zahriať. Nedržte drôt za magnetom dlhší čas.
Metóda 2 z 3: Výroba voľne stojaceho homopolárneho motora
Krok 1. Zhromaždite si zásoby
Na výrobu voľne stojaceho homopolárneho motora potrebujete iba niekoľko vecí. Mali by ste byť schopní nájsť všetko, čo potrebujete, online alebo vo svojom miestnom železiarstve.
- Na výrobu motora budete potrebovať nasledujúce materiály: 1 batéria AA, 2-3 neodymové magnety a niekoľko palcov medeného drôtu.
- Na prácu s medeným drôtom môžete potrebovať aj nožnice na kliešte alebo kliešte.
Krok 2. Umiestnite batériu na magnety
Spojte svoje magnety a vytvorte stojan. Položte plochú alebo zápornú stranu batérie na vrch magnetov.
Krok 3. Ohnite medený drôt
Vezmite niekoľko palcov medeného drôtu a ohnite ho tak, aby sa jeden koniec dotýkal magnetu a jeden koniec sa dotýkal kladnej strany batérie.
- Medený drôt môžete ohnúť do rôznych tvarov, ktoré sa pri vložení na batériu budú otáčať. Symetrické tvary fungujú najlepšie, aby točenie nevyvádzalo drôt z rovnováhy.
- Skúste ohnúť drôt do tvaru srdca. Keď vytvoríte tvar srdca, ohnite každý koniec medeného drôtu tak, aby sa zmestil okolo magnetu. Odrážka v hornej časti srdca bude bodom spojenia s kladným koncom batérie.
Krok 4. Umiestnite drôt nad motor
Vezmite drôt a položte ho na batériu. Pokiaľ sa časť drôtu dotýka strany magnetu a časť drôtu dotýkajúca sa kladnej strany batérie, vodič by sa mal otáčať.
- Prúd v tomto homopolárnom motore tečie v prítomnosti magnetického poľa. Keď prúd preteká v magnetickom poli, zažije niečo známe ako Lorentzova sila. Lorentzova sila je to, čo spôsobuje, že sa drôt otáča okolo batérie.
- Vodič sa pripája k batérii v troch bodoch. Jeden bod drôtu je na kladnom póle a dva konce vodiča sú v blízkosti magnetu, na zápornom póle. Prúd prúdi z kladného pólu a po oboch stranách vodiča. Magnetické pole tlačí prúd von, čo spôsobuje otáčanie drôtov.
Metóda 3 z 3: Budovanie magnetohydrodynamického pohonného systému
Krok 1. Zhromaždite si zásoby
Svoj homopolárny motor môžete použiť na predvádzanie magnetohydrodynamického (MHD) pohonu. Pohon MHD je spôsob použitia elektrického prúdu na pretlačenie niečoho cez vodu. Na tento experiment budete potrebovať:
- 1 batéria typu C
- 1 silný neodymový magnet
- 2 kusy hrubého medeného drôtu
- Malé jedlo
- Soľ a korenie
Krok 2. Pripravte vodu
Do misky nalejte asi 0,6 až 1,3 cm vody. Neplňte misku úplne. Vmiešajte pár kvapiek soli a korenia a položte misku na magnet.
Pridanie soli zlepšuje vodivosť vody. Pridanie korenia vám umožní vidieť pohon pri práci
Krok 3. Ohnite drôt
Každý kus drôtu ohnite tak, aby keď držíte drôty k batérii, opačné konce boli od seba vzdialené iba niekoľko centimetrov.
Keď držíte medený drôt k batérii, vodiče by mali mať takmer tvar „Y“. Dávajte pozor, aby sa konce drôtu navzájom nedotýkali
Krok 4. Držte vodiče k batérii
Jeden drôt držte na kladnej strane batérie a jeden koniec na zápornej strane batérie.
Krok 5. Voľné konce drôtu prilepte do misky s vodou
Jeden drôt umiestnite do stredu taniera a druhý na bok misky. Mali by ste vidieť, ako sa voda začína otáčať okolo jedného z drôtov.
- Voda sa pohybuje vďaka Lorentzovej sile. Každý drôt prenáša elektrický prúd. Keď drôty ponoríte do slanej vody, okruh dokončíte. Prúd sa pohybuje vodorovne vodou, z jedného drôtu na druhý. Pretože miska s vodou sedí na magnete, magnetické pole sa pohybuje hore vodou. Keď sa elektrický prúd pohybuje magnetickým poľom, Lorentzova sila spôsobuje otáčanie vody.
- Ak otočíte batériu, môžete obrátiť smer prúdu a voda sa bude otáčať opačným smerom.
- Máte čo do činenia s vodou a elektrinou, preto buďte pri tomto experimente opatrní.
