I 1821 bygde Michael Faraday en enkel homopolar motor ved hjelp av et batteri, en magnet og ledning, som banet vei for den moderne elektriske motoren. Med de samme materialene kan du bygge din egen homopolare motor og prøve noen eksperimenter for å se fysikk på jobb!
Trinn
Metode 1 av 3: Bygg en enkel homopolar motor
Trinn 1. Samle materialene dine
Du trenger ikke noen spesialverktøy for å lage en homopolar motor. Alt du trenger er et batteri, en lengde på kobbertråd og en neodymmagnet.
- Du kan bruke alle slags alkaliske batterier, men et større batteri, for eksempel en C-celle, blir lettere å holde.
- Få noen få centimeter kobbertråd. Du kan bruke ledning eller isolert ledning. Hvis du velger å bruke isolert ledning, må du fjerne noe av isolasjonen i hver ende. Du kan finne kobbertråd online, eller i de fleste maskinvarebutikker.
- Enhver neodymmagnet bør gjøre susen for dette eksperimentet, men søk etter en med en ledende plating. Du kan kjøpe forniklede neodymmagneter i forskjellige størrelser på nettet.
- Du trenger også en gipsskrue. Skruen lar deg se motoren i aksjon. Når du har konstruert motoren, vil skruen snurre.
Trinn 2. Sett magneten på skruen
Ta neodymmagneten og fest den på hodet til gipsskruen.
Trinn 3. Fest skruen til den ene enden av batteriet
Du kan sette tuppen av skruen på hver side av batteriet. Siden du velger vil avgjøre hvilken retning motoren skal snurre.
Det eneste kontaktpunktet mellom spissen av skruen og batteriet fungerer som et lavfriksjonslager. En tyngre magnet vil redusere mengden friksjon mellom disse to punktene
Trinn 4. Plasser kobbertråden på batteriet
Ta kobbertråden og hold den til den andre enden av batteriet. For eksempel, hvis du plasserte skruen på knappenden av batteriet, holder du kobbertråden mot den flate enden.
Trinn 5. Fullfør motoren
Plasser forsiktig den frie enden av kobbertråden på siden av magneten. Magneten og skruen skal begynne å snurre.
- Når du plasserer kobbertråden på siden av magneten, fullfører du kretsen mellom batteripolene. Strømmen strømmer fra den ene enden av batteriet, ned skruen og inn i magneten. Ved å berøre ledningen til siden av magneten, lar du strømmen fortsette å strømme gjennom ledningen og inn i den andre enden av batteriet.
- En homopolar motor er i stand til kontinuerlig rotasjon uten at det er nødvendig å reversere strømretningen.
- Det tar ikke lang tid før skruen begynner å snurre i høye hastigheter. Både skruen og magneten kan lett fly av batteriet. Vær forsiktig når du arbeider med magneter og elektrisitet.
- Det er mulig at ledningen blir varm når dette eksperimentet utføres. Ikke hold ledningen mot magneten over lengre tid.
Metode 2 av 3: Lag en frittstående homopolar motor
Trinn 1. Samle rekvisita
Du trenger bare noen få ting for å lage en frittstående homopolar motor. Du bør kunne finne alt du trenger på nettet, eller hos din lokale maskinvarebutikk.
- Du trenger følgende materialer for å lage motoren din: 1 AA-batteri, 2-3 neodymmagneter og flere centimeter kobbertråd.
- Du kan også trenge et par kutter eller tang for å hjelpe deg med å bearbeide kobbertråden.
Trinn 2. Plasser batteriet på magnetene
Stabel magnetene dine sammen for å få et stativ. Plasser den flate eller negative siden av batteriet oppå magnetene.
Trinn 3. Bøy kobbertråden
Ta flere centimeter kobbertråd og bøy den slik at den ene enden berører magneten, og den ene enden berører den positive siden av batteriet.
- Du kan bøye kobbertråden din i forskjellige former som vil snurre når den plasseres på batteriet. Symmetriske former fungerer best, slik at spinningen ikke kaster ledningen ut av balanse.
- Prøv å bøye ledningen til en hjerteform. Når du danner hjerteformen, bøyer du hver ende av kobbertråd slik at de passer rundt magneten. Innrykk på toppen av hjertet vil være tilkoblingspunktet til den positive enden av batteriet.
Trinn 4. Plasser ledningen over motoren
Ta ledningen og legg den over batteriet. Så lenge du har en ledningsseksjon som berører siden av magneten, og en del av ledningen som berører den positive siden av batteriet, bør ledningen snurre.
- Strømmen i denne homopolare motoren strømmer i nærvær av et magnetfelt. Når en strøm strømmer i et magnetfelt, vil den oppleve noe som kalles Lorentz -kraften. Lorentz -kraften er det som får ledningen til å snurre rundt batteriet.
- Ledningen kobles til batteriet på tre punkter. Ett punkt på ledningen er på den positive terminalen, og de to endene av ledningen er nær magneten, på den negative terminalen. Strømmen strømmer ut av den positive terminalen og ned på begge sider av ledningen. Magnetfeltet skyver strømmen utover, noe som får ledningene til å rotere.
Metode 3 av 3: Bygging av et magnetohydrodynamisk fremdriftssystem
Trinn 1. Samle rekvisita
Du kan bruke din homopolare motor til å demonstrere magnetohydrodynamisk (MHD) fremdrift. MHD -fremdrift er et middel for å bruke elektrisk strøm til å skyve noe gjennom vann. Du trenger følgende for dette eksperimentet:
- 1 C-cellebatteri
- 1 sterk neodymmagnet
- 2 stykker tykk kobbertråd
- En liten rett
- Salt og pepper
Trinn 2. Klargjør vannet
Hell ca. 0,6 til 1,3 cm vann i fatet. Ikke fyll retten helt. Rør inn noen dråper salt og pepper, og legg fatet på magneten.
Tilsetning av salt forbedrer ledningsevnen til vannet. Ved å legge til pepper kan du se fremdriften på jobb
Trinn 3. Bøy ledningen
Bøy hvert stykke ledning slik at når du holder ledningene til batteriet, er de motsatte endene bare noen få centimeter fra hverandre.
Når du holder kobbertråden til batteriet, bør ledningene nesten ha en "Y" -form. Vær forsiktig så du ikke lar endene på ledningen berøre hverandre
Trinn 4. Hold ledningene til batteriet
Hold en ledning mot den positive siden av batteriet, og den ene enden mot den negative siden av batteriet.
Trinn 5. Stikk ledningens frie ender i fatet med vann
Plasser den ene ledningen i midten av fatet, og den andre mot siden av fatet. Du bør se vannet begynne å virvle rundt en av ledningene.
- Vannet beveger seg på grunn av Lorentz -kraften. Hver ledning bærer en elektrisk strøm. Når du dypper ledningene i saltvannet, fullfører du kretsen. Strømmen beveger seg horisontalt gjennom vannet, fra den ene ledningen til den andre. Fordi vannfatet sitter på en magnet, beveger det seg et magnetfelt oppover gjennom vannet. Når den elektriske strømmen beveger seg gjennom magnetfeltet, får Lorentz -kraften vannet til å snurre.
- Hvis du snur batteriet, kan du snu strømretningen, og vannet vil snurre i motsatt retning.
- Du arbeider med vann og elektrisitet, så vær forsiktig når du utfører dette eksperimentet.
