Cum se face un motor cu o grămadă, o sârmă și un magnet

În 1821, Michael Faraday a efectuat un experiment folosind o baterie, un magnet și o sârmă. El a construit un motor simplu, cunoscut ca un motor homopolar, care a pavat drumul pentru motorul electric modern. Puteți construi propriul motor homopolar folosind aceleași materiale. Odată ce ați construit-o, faceți niște experimente proprii pentru a vedea fizica în acțiune.

conținut

Pași
Metoda 1construiți un motor homopolar simplu
Metoda 2faceți un motor homopolar auto-susținut
Metoda 3construiți un sistem de propulsie magnetohidrodinamic
Avertismente

pași

Metoda 1
Construiți un motor homopolar simplu

Imaginea intitulată Faceți un motor dintr-o baterie, un fir și un magnet Pasul 1

Alăturați-vă materialelor. Nu veți avea nevoie de niciun instrument special pentru a face un motor homopolar. Aveți nevoie doar de o baterie, un fir de cupru și un magnet de neodim.

Puteți utiliza orice baterie alcalină, dar una mai mare va fi mai ușor de ținut, cum ar fi o mărime C.
Ia cativa centimetri de fir de cupru. Puteți utiliza fire izolate sau goale. Dacă alegeți o sârmă izolată, coajați o parte din cauciuc la ambele capete. Puteți obține sârmă de cupru online sau aproape la orice magazin de hardware.
Orice magnet neodymium ar trebui să funcționeze pentru acest experiment, dar căutați unul cu acoperire conductivă. Puteți cumpăra magneți neodymi placați cu nichel de diverse dimensiuni online.
Veți avea nevoie, de asemenea, un șurub de gips-carton. Șurubul vă va permite să vedeți motorul în acțiune. După ce ați asamblat corect motorul, șurubul se va roti.

Imaginea intitulată Efectuați un motor dintr-o baterie, o sârmă și un magnet Pasul 2

Plasați magnetul pe șurub. Luați magnetul neodim și atașați-l la capul șurubului de pe gips-carton.

Imaginea intitulată Efectuați un motor dintr-o baterie, un fir și un magnet Pasul 3

Atașați șurubul la un pol al teancului. Puteți pune vârful șurubului în orice pol al grămezii. Partea pe care o alegeți va determina direcția în care motorul se va roti.

Punctul fin de contact dintre vârful șurubului și stivă funcționează ca un rulment cu frecare redusă. Un magnet mai greu va reduce frecarea dintre aceste două puncte.

Imaginea intitulată Creați un motor dintr-o baterie, un fir și un magnet Pasul 4

Plasați firul de cupru în grămadă. Luați firul de cupru și țineți-l pe celălalt pol al grămezii. De exemplu, dacă puneți șurubul pe partea care are a "buton" în stivă, țineți firul pe partea plană.

Imaginea intitulată Creați un motor dintr-o baterie, un fir și un magnet Pasul 5

Finalizați motorul Plasați cu atenție partea liberă a firului de cupru pe partea laterală a magnetului. Magnetul și șurubul ar trebui să înceapă să se rotească.

Când plasați firul de cupru pe partea laterală a magnetului, închideți circuitul dintre bornele bateriei. Curentul curge dintr-o parte a stivei, prin șurub și în magnet. Prin atingerea firului de lângă magnet, permiteți ca curentul să continue să curgă prin fir către celălalt capăt al teancului.

Un motor homopolar este capabil să se rotească în mod continuu fără a fi necesară inversarea direcției curentului.

Șurubul nu durează mult să se rotească la viteză mare. Șurubul și magnetul pot zbura ușor. Aveți grijă când lucrați cu magneți și electricitate.

Este posibil ca firul să se încălzească când acest experiment este terminat. Nu țineți firul pe magnet pentru perioade lungi de timp.

Metoda 2
Faceți un motor homopolar auto-susținut

Imaginea intitulată Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 6

Alăturați-vă materialelor. Veți avea nevoie de câteva lucruri pentru a crea un motor homopolar auto-susținut. Puteți obține totul online sau la cel mai apropiat magazin de hardware.

Veți avea nevoie de aceste materiale pentru a face motorul: 1 baterie AA, 2 sau 3 magneți neodymi, câteva centimetri de sârmă de cupru.
De asemenea, puteți utiliza un tăietor de sârmă sau o pensetă pentru a vă ajuta să manipulați firul de cupru.

Imaginea intitulată Faceți un motor dintr-o baterie, un fir și un magnet Pasul 7

Așezați grămada pe magneți. stivă magneții pentru a forma o bază. Plasați partea plată sau polul negativ al teancului peste magneți.

Imaginea intitulată Efectuați un motor de la baterie, sârmă și magnet Pasul 8

Rabatați firul de cupru. Luați câteva centimetri de fir de cupru și îndoiți-o astfel încât un capăt să atingă magnetul, iar celălalt atinge polul pozitiv al grămezii.

Puteți îndoi firul de cupru în cifre diferite care se vor întoarce când sunt așezate pe grămadă. Figurile simetrice funcționează mai bine deoarece rotația nu dezechilibrează firul.

Încercați să pliați firul într-o formă de inimă. Când formați imaginea inimii, îndoiți fiecare capăt al firului de cupru astfel încât să se potrivească în jurul magnetului. Priza inimii va fi punctul de contact cu polul pozitiv al stivei.

Imaginea intitulată Crearea unui motor dintr-o baterie, un fir și un magnet Pasul 9

Plasați firul peste motor. Luați firele și puneți-le pe grămadă. În timp ce o secțiune a firului atinge teancul și o altă secțiune atinge magnetul, firul trebuie să continue să se rotească.

Curentul în acest motor homopolar curge în prezența unui câmp magnetic. Atunci când un curent curge într-un câmp magnetic, el experimentează ceva numit forța Lorentz. Forța Lorentz este ceea ce determină ca firul să se rotească în jurul grămezii.

Sârmă se conectează la grămadă la trei puncte. Un punct al firului de la polul pozitiv, și cele două capete ale firului sunt aproape de magnet, la polul negativ. Curentul curge de la polul pozitiv care coboară pe ambele laturi ale firului. Câmpul magnetic împinge curentul spre exterior, determinând rotirea firelor.

Metoda 3
Construiți un sistem de propulsie magnetohidrodinamic

Imaginea intitulată Creați un motor dintr-o baterie, un fir și un magnet Pasul 10

Puneți materialele împreună Puteți utiliza motorul homopolar pentru a demonstra propulsia magnetohidrodinamică (MHD). Propulsia MHD este o modalitate de a folosi curentul electric pentru a împinge ceva prin apă. Veți avea nevoie de următoarele pentru acest experiment:

1 dimensiune baterie C
1 magnet puternic din neodim
2 bucăți de fir de cupru gros
1 placă mică
sare și piper

Imaginea cu titlul Faceți un motor de la baterie, sârmă și un magnet Pasul 11

Pregătiți apa. Se toarnă aproximativ 1 până la 2 cm (0,25 până la 0,5 țoli) de apă în vas, fără a se umple complet. Se amestecă un vârf de sare și piper și se pune placa pe magnet.

Adăugarea sării îmbunătățește conductivitatea apei. Adăugarea piperului vă permite să vedeți funcționarea propulsiei.

Imaginea intitulată Creați un motor dintr-o baterie, un fir și un magnet Pasul 12

Rabatați firul. Îndoiți ambele bucăți de sârmă, astfel încât atunci când țineți firele în grămadă, vârfurile se află la numai câțiva centimetri distanță.

Când țineți firele de cupru cu grămada, firele ar trebui să formeze aproape unul "și". Aveți grijă să nu lăsați să atingă vârfurile firului.

Imaginea intitulată Crearea unui motor dintr-o baterie, un fir și un magnet Pasul 13

Țineți firele cu bateria. Țineți un fir la polul pozitiv al stivei, iar celălalt la polul negativ.

Imaginea intitulată Efectuați un motor dintr-o baterie, un fir și un magnet Pasul 14

Puneți părțile libere ale firelor în vas cu apă. Plasați un fir în centrul plăcii și celălalt blocat pe partea laterală a plăcii. Ar trebui să vedeți că apa începe să se rotească în jurul unuia dintre fire.

Apa se deplasează datorită forței Lorentz. Fiecare fir poartă un curent electric. Când puneți firele în apa sărată, închideți circuitul. Curentul se deplasează orizontal prin apă, de la o sârmă la alta. Deoarece vasul cu apă este pe un magnet, există un câmp magnetic care se mișcă prin apă. Atunci când curentul electric se deplasează prin câmpul magnetic, forța Lorentz determină rotirea apei.

Dacă rotiți topul, puteți inversa direcția curentului, iar apa se va întoarce în direcția opusă.

Lucrați cu apă și electricitate, deci aveți grijă atunci când faceți acest experiment.