1821. gadā Maikls Faradejs, izmantojot akumulatoru, magnētu un vadu, uzbūvēja vienkāršu homopolāru motoru, kas pavēra ceļu mūsdienīgam elektromotoram. Izmantojot tos pašus materiālus, jūs varat izveidot savu homopolāro motoru un izmēģināt dažus eksperimentus, lai skatītos fiziku darbā!
Soļi
1. metode no 3: vienkārša homopolārā motora izveide
Solis 1. Savāc savus materiālus
Lai izgatavotu homopolāru motoru, jums nav nepieciešami īpaši instrumenti. Viss, kas Jums nepieciešams, ir akumulators, vara stieples garums un neodīma magnēts.
- Jūs varat izmantot jebkura veida sārma baterijas, taču lielāku bateriju, piemēram, C elementu, būs vieglāk turēt.
- Iegūstiet dažas collas vara stieples. Jūs varat izmantot kailu vadu vai izolētu vadu. Ja izvēlaties izmantot izolētu vadu, noņemiet daļu no izolācijas katrā galā. Vara stiepli var atrast tiešsaistē vai lielākajā daļā datortehnikas veikalu.
- Jebkurš neodīma magnēts ir jādara šajā eksperimentā, bet meklējiet tādu, kam ir vadošs pārklājums. Tiešsaistē varat iegādāties dažāda izmēra neodīma magnētus, kas pārklāti ar niķeli.
- Jums būs nepieciešama arī viena ģipškartona skrūve. Skrūve ļaus jums redzēt motoru darbībā. Kad esat veiksmīgi izveidojis motoru, skrūve griežas.
Solis 2. Uzlieciet magnētu uz skrūves
Paņemiet neodīma magnētu un pievienojiet tam ģipškartona skrūves galvu.
Solis 3. Pievienojiet skrūvi akumulatora vienam galam
Skrūves galu varat ievietot abās akumulatora pusēs. Jūsu izvēlētā puse noteiks motora griešanās virzienu.
Vienīgais saskares punkts starp skrūves galu un akumulatoru kalpo kā zemas berzes gultnis. Smagāks magnēts samazinās berzes daudzumu starp šiem diviem punktiem
Solis 4. Novietojiet vara vadu uz akumulatora
Paņemiet vara stiepli un turiet to pie akumulatora otra gala. Piemēram, ja skrūvi novietojāt uz akumulatora pogas gala, turiet vara stiepli pie plakanā gala.
5. solis. Pabeigt motoru
Viegli novietojiet vara stieples brīvo galu uz magnēta pusi. Magnētam un skrūvei jāsāk griezties.
- Novietojot vara stiepli magnēta pusē, jūs pabeidzat ķēdi starp akumulatora spailēm. Strāva plūst no viena akumulatora gala, pa skrūvi un magnētā. Pieskaroties vadam pie magnēta sāniem, jūs ļaujat strāvai plūst caur vadu un akumulatora otrā galā.
- Homopolārs motors spēj nepārtraukti griezties bez nepieciešamības mainīt strāvas virzienu.
- Nepaiet ilgs laiks, līdz skrūve sāk griezties lielā ātrumā. Gan skrūve, gan magnēts var viegli izlidot no akumulatora. Esiet piesardzīgs, strādājot ar magnētiem un elektrību.
- Veicot šo eksperimentu, vads var sasilt. Neturiet vadu pie magnēta ilgāku laiku.
2. metode no 3: Brīvi stāvoša homopolārā motora izgatavošana
1. solis. Savāc savus krājumus
Lai izveidotu brīvi stāvošu homopolāru motoru, jums ir nepieciešamas tikai dažas lietas. Jums vajadzētu būt iespējai atrast visu nepieciešamo tiešsaistē vai vietējā datortehnikas veikalā.
- Motora izgatavošanai jums būs nepieciešami šādi materiāli: 1 AA baterija, 2-3 neodīma magnēti un vairākas collas vara stieples.
- Jums var būt nepieciešami arī stieples griezēji vai knaibles, lai palīdzētu jums strādāt ar vara stiepli.
2. solis. Novietojiet akumulatoru uz magnētiem
Salieciet magnētus kopā, lai izveidotu statīvu. Novietojiet akumulatora plakano vai negatīvo pusi uz magnētiem.
Solis 3. Salieciet vara stiepli
Paņemiet vairākas collas vara stieples un salieciet to tā, lai viens gals pieskartos magnētam, bet otrs - akumulatora pozitīvajai pusei.
- Jūs varat saliekt vara stiepli dažādās formās, kas griežas, novietojot to uz akumulatora. Vislabāk darbojas simetriskas formas, lai vērpšana neizmestu vadu no līdzsvara.
- Mēģiniet saliekt vadu sirds formā. Veidojot sirds formu, salieciet katru vara stieples galu tā, lai tas ietilptu ap magnētu. Atkāpe sirds augšdaļā būs savienojuma punkts ar akumulatora pozitīvo galu.
Solis 4. Novietojiet vadu virs motora
Paņemiet vadu un novietojiet to virs akumulatora. Kamēr vadu daļa pieskaras magnēta sāniem un stieples daļa pieskaras akumulatora pozitīvajai pusei, vadam vajadzētu griezties.
- Šajā homopolārā motora strāva plūst magnētiskā lauka klātbūtnē. Kad strāva plūst magnētiskajā laukā, tā piedzīvos kaut ko tādu, kas pazīstams kā Lorenca spēks. Lorenca spēks izraisa to, ka vads griežas ap akumulatoru.
- Vads savienojas ar akumulatoru trīs punktos. Viens stieples punkts atrodas uz pozitīvā spailes, un abi stieples gali ir pie magnēta, uz negatīvās spailes. Strāva izplūst no pozitīvā spailes un lejup pa vadu abām pusēm. Magnētiskais lauks izspiež strāvu uz āru, izraisot vadu rotāciju.
3. metode no 3: Magnetohidrodinamiskās vilces sistēmas izveide
1. solis. Savāc savus krājumus
Jūs varat izmantot savu homopolāro motoru, lai demonstrētu magnetohidrodinamisko (MHD) vilces spēku. MHD piedziņa ir līdzeklis elektriskās strāvas izmantošanai, lai kaut ko stumtu caur ūdeni. Šim eksperimentam jums būs nepieciešams:
- 1 C šūnu akumulators
- 1 spēcīgs neodīma magnēts
- 2 gabali biezas vara stieples
- Neliels trauks
- Sāls un pipari
2. solis. Sagatavojiet ūdeni
Traukā ielej apmēram 0,25 līdz 0,5 collas (0,6 līdz 1,3 cm) ūdens. Neaizpildiet trauku pilnībā. Samaisiet dažas svītras ar sāli un pipariem un novietojiet trauku uz magnēta.
Sāls pievienošana uzlabo ūdens vadītspēju. Piparu pievienošana ļauj redzēt piedziņu darbā
Solis 3. Salieciet vadu
Salieciet katru stieples gabalu tā, lai, turot vadus pie akumulatora, pretējie gali būtu tikai dažu centimetru attālumā viens no otra.
Turot vara stiepli pie akumulatora, vadiem gandrīz jāveido "Y" forma. Uzmanieties, lai stieples gali nesaskartos viens ar otru
Solis 4. Turiet vadus pie akumulatora
Turiet vienu vadu pret akumulatora pozitīvo pusi un vienu galu pret akumulatora negatīvo pusi.
Solis 5. Ielīmējiet stieples brīvos galus traukā ar ūdeni
Novietojiet vienu vadu trauka centrā, bet otru - pret trauka malu. Jums vajadzētu redzēt, kā ūdens sāk virpuļot ap vienu no vadiem.
- Ūdens pārvietojas Lorenca spēka dēļ. Katrs vads nes elektrisko strāvu. Kad jūs iegremdējat vadus sālsūdenī, jūs pabeidzat ķēdi. Strāva horizontāli pārvietojas pa ūdeni, no viena stieples uz otru. Tā kā ūdens trauks sēž uz magnēta, caur ūdeni uz augšu virzās magnētiskais lauks. Kad elektriskā strāva pārvietojas caur magnētisko lauku, Lorenca spēks izraisa ūdens griešanos.
- Apgriežot akumulatoru, jūs varat mainīt strāvas virzienu, un ūdens griezīsies pretējā virzienā.
- Jūs strādājat ar ūdeni un elektrību, tāpēc esiet piesardzīgs, veicot šo eksperimentu.
