در سال 1821 ، مایکل فارادی یک موتور هم قطبی ساده با استفاده از باتری ، آهنربا و سیم ساخت که راه را برای موتور الکتریکی مدرن هموار کرد. با همان مواد ، می توانید موتور هم قطبی خود را بسازید و آزمایش هایی را برای تماشای فیزیک در محل کار امتحان کنید!
مراحل
روش 1 از 3: ساخت یک موتور هموپلار ساده
مرحله 1. مواد خود را جمع آوری کنید
برای ساخت موتور هم قطبی نیازی به ابزار خاصی ندارید. تنها چیزی که نیاز دارید یک باتری ، طول سیم مسی و آهنربای نئودیمیوم است.
- می توانید از هر نوع باتری قلیایی استفاده کنید ، اما نگه داشتن یک باتری بزرگتر ، مانند سلول C ، راحت تر خواهد بود.
- چند اینچ سیم مسی بگیرید. می توانید از سیم برهنه یا سیم عایق استفاده کنید. اگر از سیم عایق استفاده می کنید ، مقداری از عایق را در هر انتهای آن بردارید. سیم مسی را می توانید به صورت آنلاین یا در اکثر فروشگاه های سخت افزار پیدا کنید.
- هر آهنربای نئودیمیوم باید ترفند این آزمایش را انجام دهد ، اما یکی را با آبکاری رسانا جستجو کنید. شما می توانید آهنرباهای نئودیمیوم با روکش نیکل در اندازه های مختلف را به صورت آنلاین خریداری کنید.
- شما همچنین به یک پیچ دیوار خشک احتیاج دارید. پیچ به شما اجازه می دهد موتور را در حال حرکت ببینید. هنگامی که موتور را با موفقیت ساختید ، پیچ می چرخد.
مرحله 2. آهنربا را روی پیچ قرار دهید
آهنربای نئودیمیوم را برداشته و سر پیچ گچ خشکی را وصل کنید.
مرحله 3. پیچ را به یک سر باتری وصل کنید
می توانید نوک پیچ را در دو طرف باتری قرار دهید. سمت انتخاب شده شما تعیین می کند که موتور شما در چه جهتی بچرخد.
تنها نقطه تماس بین نوک پیچ و باتری به عنوان یاتاقان کم اصطکاک عمل می کند. آهنربای سنگین تر ، میزان اصطکاک بین این دو نقطه را کاهش می دهد
مرحله 4. سیم مسی را روی باتری قرار دهید
سیم مسی خود را بردارید و آن را در انتهای دیگر باتری نگه دارید. به عنوان مثال ، اگر پیچ خود را روی انتهای دکمه باتری قرار داده اید ، سیم مسی را تا انتهای صاف نگه دارید.
مرحله 5. موتور را کامل کنید
انتهای آزاد سیم مسی را به آرامی در کنار آهنربا قرار دهید. آهن ربا و پیچ باید شروع به چرخیدن کنند.
- هنگامی که سیم مسی را در کنار آهنربا قرار می دهید ، مدار بین پایانه های باتری را تکمیل می کنید. جریان از یک سر باتری ، پایین پیچ و داخل آهنربا جریان می یابد. با لمس سیم در کنار آهنربا ، اجازه می دهید جریان از طریق سیم و در انتهای دیگر باتری جریان یابد.
- یک موتور هم قطبی قادر به چرخش مداوم بدون نیاز به جهت معکوس جریان است.
- طولی نمی کشد که پیچ با سرعت زیاد شروع به چرخیدن می کند. هر دو پیچ و آهنربا به راحتی می توانند از باتری خارج شوند. هنگام کار با آهن ربا و برق احتیاط کنید.
- این امکان وجود دارد که سیم هنگام انجام این آزمایش گرم شود. سیم را برای مدت طولانی به آهنربا نگه ندارید.
روش 2 از 3: ساخت موتور هم قطبی مستقل
مرحله 1. وسایل خود را جمع آوری کنید
برای ساختن یک موتور هم قطبی مستقل فقط به چند مورد نیاز دارید. شما باید بتوانید هر آنچه را که نیاز دارید به صورت آنلاین یا در فروشگاه سخت افزار محلی خود پیدا کنید.
- برای ساخت موتور خود به مواد زیر نیاز دارید: 1 باتری AA ، 2-3 آهنربای نئودیمیوم و چند اینچ سیم مسی.
- همچنین ممکن است برای کار با سیم مسی به یک جفت برش سیم یا انبردست نیاز داشته باشید.
مرحله 2. باتری را روی آهن ربا قرار دهید
آهنرباهای خود را روی هم بچینید تا حالت ایستادگی پیدا کند. طرف صاف یا منفی باتری را روی آهن ربا قرار دهید.
مرحله 3. سیم مسی خود را خم کنید
چند اینچ سیم مسی بردارید و آن را خم کنید تا یک سر آن آهنربا را لمس کند و یک سر آن طرف مثبت باتری را لمس کند.
- می توانید سیم مسی خود را به اشکال مختلف خم کنید که وقتی روی باتری قرار می گیرد می چرخد. اشکال متقارن بهترین عملکرد را دارند ، به طوری که چرخش سیم را از حالت تعادل خارج نمی کند.
- سعی کنید سیم خود را به شکل قلب خم کنید. وقتی شکل قلب را ایجاد می کنید ، هر سر سیم مسی را خم کنید تا در اطراف آهنربا قرار بگیرد. تورفتگی در بالای قلب نقطه اتصال به انتهای مثبت باتری خواهد بود.
مرحله 4. سیم را روی موتور قرار دهید
سیم خود را برداشته و روی باتری بگذارید. تا زمانی که قسمتی از سیم به طرف آهن ربا برخورد کرده و قسمتی از سیم به طرف مثبت باتری برخورد کند ، سیم شما باید بچرخد.
- جریان در این موتور هم قطبی در حضور میدان مغناطیسی جریان می یابد. هنگامی که جریانی در میدان مغناطیسی جریان می یابد ، چیزی تحت عنوان نیروی لورنتز را تجربه می کند. نیروی لورنتز چیزی است که باعث می شود سیم به دور باتری بچرخد.
- سیم در سه نقطه به باتری متصل می شود. یک نقطه از سیم روی ترمینال مثبت است و دو سر سیم در نزدیکی آهن ربا ، روی ترمینال منفی قرار دارد. جریان از پایانه مثبت خارج شده و از دو طرف سیم پایین می رود. میدان مغناطیسی جریان را به بیرون هل می دهد و باعث چرخش سیم ها می شود.
روش 3 از 3: ایجاد یک پیشرانه مغناطیسی هیدرودینامیکی
مرحله 1. وسایل خود را جمع آوری کنید
می توانید از موتور هم قطبی خود برای نشان دادن پیشرانه مگنتوهیدرودینامیکی (MHD) استفاده کنید. پیشرانه MHD وسیله ای است برای استفاده از جریان الکتریکی برای فشار دادن چیزی در آب. برای این آزمایش به موارد زیر نیاز دارید:
- 1 عدد باتری سلول C
- 1 آهنربای قوی نئودیمیوم
- 2 قطعه سیم مسی ضخیم
- یک ظرف کوچک
- نمک و فلفل
مرحله 2. آب را آماده کنید
حدود 0.25 تا.5 اینچ (0.6 تا 1.3 سانتی متر) آب در ظرف بریزید. ظرف را به طور کامل پر نکنید. چند تکه نمک و فلفل را هم بزنید و ظرف را روی آهنربا قرار دهید.
افزودن نمک باعث افزایش هدایت آب می شود. افزودن فلفل به شما امکان می دهد پیشرانه را در محل کار ببینید
مرحله 3. سیم را خم کنید
هر قطعه سیم را طوری خم کنید که وقتی سیم ها را روی باتری نگه می دارید ، انتهای مخالف تنها چند سانتی متر از هم فاصله داشته باشند.
وقتی سیم مسی را روی باتری نگه می دارید ، سیم ها تقریباً باید شکل "Y" داشته باشند. مراقب باشید که انتهای سیم به یکدیگر نرسد
مرحله 4. سیم ها را روی باتری نگه دارید
یک سیم را در طرف مثبت باتری و یک سر را در طرف منفی باتری نگه دارید.
مرحله 5. انتهای آزاد سیم را در ظرف آب بچسبانید
یک سیم را در مرکز ظرف ، و سیم دیگر را در کنار ظرف قرار دهید. شما باید ببینید که آب شروع به چرخش در اطراف یکی از سیم ها می کند.
- آب بر اثر نیروی لورنتز حرکت می کند. هر سیم یک جریان الکتریکی را حمل می کند. وقتی سیم ها را در آب نمک فرو می کنید ، مدار را کامل می کنید. جریان به صورت افقی از طریق آب ، از یک سیم به سیم دیگر حرکت می کند. از آنجا که ظرف آب روی آهنربا نشسته است ، یک میدان مغناطیسی در آب به سمت بالا حرکت می کند. وقتی جریان الکتریکی در میدان مغناطیسی حرکت می کند ، نیروی لورنتز باعث چرخش آب می شود.
- اگر باتری را بچرخانید ، می توانید جهت جریان را معکوس کنید و آب در جهت مخالف می چرخد.
- شما با آب و برق سروکار دارید ، بنابراین هنگام انجام این آزمایش احتیاط کنید.
