År 1821 byggde Michael Faraday en enkel homopolär motor med hjälp av ett batteri, en magnet och tråd, som banade väg för den moderna elmotorn. Med samma material kan du bygga din egen homopolära motor och prova några experiment för att se fysik på jobbet!
Steg
Metod 1 av 3: Bygga en enkel homopolär motor
Steg 1. Samla dina material
Du behöver inga specialverktyg för att göra en homopolär motor. Allt du behöver är ett batteri, en koppartrådslängd och en neodymiummagnet.
- Du kan använda vilken typ av alkaliskt batteri som helst, men ett större batteri, till exempel en C-cell, blir lättare att hålla.
- Få några centimeter koppartråd. Du kan använda bar tråd eller isolerad tråd. Om du väljer att använda isolerad tråd, ta bort en del av isoleringen i varje ände. Du kan hitta koppartråd online eller i de flesta järnaffärer.
- Alla neodymmagnet bör göra susen för detta experiment, men sök efter en med en ledande plätering. Du kan köpa förnicklade neodymmagneter i olika storlekar online.
- Du behöver också en gipsskruv. Skruven låter dig se motorn i funktion. När du väl har konstruerat motorn snurrar skruven.
Steg 2. Sätt magneten på skruven
Ta neodymmagneten och fäst den på gipsskruvens huvud.
Steg 3. Fäst skruven i ena änden av batteriet
Du kan sätta skruvspetsen på vardera sidan av batteriet. Den sida du väljer avgör vilken riktning din motor ska snurra.
Den enda kontaktpunkten mellan skruvspetsen och batteriet fungerar som ett lågfriktionslager. En tyngre magnet kommer att minska mängden friktion mellan dessa två punkter
Steg 4. Placera koppartråden på batteriet
Ta din koppartråd och håll den i andra änden av batteriet. Till exempel, om du placerade din skruv på knappänden på batteriet, håll koppartråden mot den plana änden.
Steg 5. Slutför motorn
Placera försiktigt koppartrådens fria ände på magnetens sida. Magneten och skruven ska börja snurra.
- När du placerar koppartråden på magnetens sida, slutför du kretsen mellan batteripolerna. Strömmen strömmar från ena änden av batteriet, ner i skruven och in i magneten. Genom att röra kabeln till sidan av magneten låter du strömmen fortsätta att flöda genom tråden och in i den andra änden av batteriet.
- En homopolär motor kan kontinuerligt rotera utan att strömriktningen behöver vändas.
- Det tar inte lång tid för skruven att börja snurra i höga hastigheter. Både skruven och magneten kan lätt flyga av batteriet. Var försiktig när du arbetar med magneter och elektricitet.
- Det är möjligt för tråden att bli varm när detta experiment utförs. Håll inte kabeln mot magneten under längre perioder.
Metod 2 av 3: Att göra en fristående homopolär motor
Steg 1. Samla dina förnödenheter
Du behöver bara några saker för att göra en fristående homopolär motor. Du bör kunna hitta allt du behöver online eller i din lokala järnaffär.
- Du behöver följande material för att göra din motor: 1 AA-batteri, 2-3 neodymmagneter och flera tum koppartråd.
- Du kan också behöva ett par trådskärare eller tänger för att hjälpa dig att arbeta med koppartråden.
Steg 2. Placera batteriet på magneterna
Stapla ihop dina magneter för att göra ett stativ. Placera den platta eller negativa sidan av batteriet ovanpå magneterna.
Steg 3. Böj din koppartråd
Ta flera centimeter koppartråd och böj den så att ena änden vidrör magneten, och ena änden vidrör den positiva sidan av batteriet.
- Du kan böja din koppartråd till olika former som snurrar när de placeras på batteriet. Symmetriska former fungerar bäst, så att snurrningen inte slänger tråden ur balans.
- Prova att böja din tråd till en hjärtform. När du bildar hjärtformen, böj varje ände av koppartråd så att de passar runt magneten. Indragningen högst upp i hjärtat kommer att vara anslutningspunkten till batteriets positiva ände.
Steg 4. Placera tråden över motorn
Ta din tråd och lägg den över batteriet. Så länge du har en trådsektion som vidrör sidan av magneten och en del av kabeln som rör den positiva sidan av batteriet, bör din tråd snurra.
- Strömmen i denna homopolära motor flödar i närvaro av ett magnetfält. När en ström flyter i ett magnetfält kommer den att uppleva något som kallas Lorentz -kraften. Lorentz -kraften är det som får ledningen att snurra runt batteriet.
- Tråden ansluts till batteriet vid tre punkter. En punkt av tråden är på den positiva terminalen, och trådens två ändar är nära magneten, på den negativa terminalen. Strömmen rinner ut från den positiva terminalen och ner på båda sidorna av tråden. Magnetfältet trycker strömmen utåt, vilket får ledningarna att rotera.
Metod 3 av 3: Bygga ett magnetohydrodynamiskt framdrivningssystem
Steg 1. Samla dina förnödenheter
Du kan använda din homopolära motor för att demonstrera magnetohydrodynamisk (MHD) framdrivning. MHD -framdrivning är ett sätt att använda elektrisk ström för att driva något genom vatten. Du behöver följande för detta experiment:
- 1 C-cell batteri
- 1 stark neodymmagnet
- 2 bitar tjock koppartråd
- En liten maträtt
- Salt och peppar
Steg 2. Förbered vattnet
Häll cirka 0,6 till 1,3 cm vatten i skålen. Fyll inte skålen helt. Rör i några streck salt och peppar och lägg skålen på magneten.
Att tillsätta salt förbättrar vattnets konduktivitet. Att lägga till peppar gör att du kan se framdrivningen på jobbet
Steg 3. Böj tråden
Böj varje trådbit så att när du håller kablarna mot batteriet är de motsatta ändarna bara några centimeter från varandra.
När du håller koppartråden i batteriet bör ledningarna nästan ha en "Y" -form. Var noga med att inte låta trådändarna röra varandra
Steg 4. Håll kablarna vid batteriet
Håll en kabel mot den positiva sidan av batteriet och ena änden mot den negativa sidan av batteriet.
Steg 5. Stick trådens fria ändar i skålen med vatten
Placera en tråd i mitten av skålen och den andra mot skålens sida. Du bör se att vattnet börjar virvla runt en av trådarna.
- Vattnet rör sig på grund av Lorentz -kraften. Varje tråd bär en elektrisk ström. När du doppar ledningarna i saltvattnet slutför du kretsen. Strömmen rör sig horisontellt genom vattnet, från en tråd till den andra. Eftersom vattenskålen sitter på en magnet är det ett magnetfält som rör sig uppåt genom vattnet. När den elektriska strömmen rör sig genom magnetfältet får Lorentz -kraften vattnet att snurra.
- Om du vänder på batteriet kan du vända strömriktningen och vattnet snurrar i motsatt riktning.
- Du har att göra med vatten och elektricitet, så var försiktig när du utför detta experiment.