3 τρόποι για να φτιάξετε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη

Πίνακας περιεχομένων:

3 τρόποι για να φτιάξετε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη
3 τρόποι για να φτιάξετε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη
Anonim

Το 1821, ο Michael Faraday κατασκεύασε έναν απλό ομοπολικό κινητήρα χρησιμοποιώντας μπαταρία, μαγνήτη και σύρμα, που άνοιξε το δρόμο για τον σύγχρονο ηλεκτροκινητήρα. Με τα ίδια υλικά, μπορείτε να φτιάξετε το δικό σας ομοπολικό μοτέρ και να δοκιμάσετε κάποια πειράματα για να παρακολουθήσετε τη φυσική στη δουλειά!

Βήματα

Μέθοδος 1 από 3: Κατασκευή ενός απλού ομοπολικού κινητήρα

Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 1
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 1

Βήμα 1. Συγκεντρώστε τα υλικά σας

Δεν χρειάζεστε ειδικά εργαλεία για να φτιάξετε έναν ομοπολικό κινητήρα. Το μόνο που χρειάζεστε είναι μια μπαταρία, ένα μήκος σύρματος χαλκού και ένας μαγνήτης νεοδυμίου.

  • Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κάθε είδους αλκαλική μπαταρία, αλλά μια μεγαλύτερη μπαταρία, όπως ένα C-cell, θα είναι πιο εύκολο να κρατηθεί.
  • Πάρτε μερικά εκατοστά χάλκινο σύρμα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε γυμνό σύρμα ή μονωμένο σύρμα. Εάν επιλέξετε να χρησιμοποιήσετε μονωμένο σύρμα, αφαιρέστε μέρος της μόνωσης σε κάθε άκρο. Μπορείτε να βρείτε χάλκινο σύρμα στο διαδίκτυο ή στα περισσότερα καταστήματα υλικού.
  • Οποιοσδήποτε μαγνήτης νεοδυμίου πρέπει να κάνει το κόλπο για αυτό το πείραμα, αλλά αναζητήστε έναν με αγώγιμη επένδυση. Μπορείτε να αγοράσετε διαδικτυακά μαγνήτες νεοδυμίου με επένδυση νικελίου.
  • Θα χρειαστείτε επίσης μια βίδα γυψοσανίδας. Η βίδα θα σας αφήσει να δείτε τον κινητήρα σε δράση. Μόλις κατασκευάσετε με επιτυχία τον κινητήρα, η βίδα θα γυρίσει.
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 2
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 2

Βήμα 2. Βάλτε το μαγνήτη στη βίδα

Πάρτε τον μαγνήτη νεοδυμίου και συνδέστε τον στην κεφαλή της βίδας γυψοσανίδας.

Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 3
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 3

Βήμα 3. Συνδέστε τη βίδα στο ένα άκρο της μπαταρίας

Μπορείτε να βάλετε το άκρο της βίδας και στις δύο πλευρές της μπαταρίας. Η πλευρά που θα επιλέξετε θα καθορίσει ποια κατεύθυνση θα περιστρέψει ο κινητήρας σας.

Το μοναδικό σημείο επαφής μεταξύ του άκρου της βίδας και της μπαταρίας χρησιμεύει ως έδρανο χαμηλής τριβής. Ένας βαρύτερος μαγνήτης θα μειώσει την ποσότητα τριβής μεταξύ αυτών των δύο σημείων

Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 4
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 4

Βήμα 4. Τοποθετήστε το χάλκινο σύρμα στην μπαταρία

Πάρτε το χάλκινο σύρμα σας και κρατήστε το στο άλλο άκρο της μπαταρίας. Για παράδειγμα, εάν τοποθετήσατε τη βίδα σας στο άκρο κουμπιού της μπαταρίας, κρατήστε το χάλκινο σύρμα στο επίπεδο άκρο.

Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 5
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 5

Βήμα 5. Ολοκληρώστε τον κινητήρα

Τοποθετήστε απαλά το ελεύθερο άκρο του χάλκινου σύρματος στο πλάι του μαγνήτη. Ο μαγνήτης και η βίδα πρέπει να αρχίσουν να περιστρέφονται.

  • Όταν τοποθετείτε το χάλκινο σύρμα στο πλάι του μαγνήτη, ολοκληρώνετε το κύκλωμα μεταξύ των ακροδεκτών της μπαταρίας. Το ρεύμα ρέει από το ένα άκρο της μπαταρίας, κάτω από τη βίδα και στο μαγνήτη. Αγγίζοντας το καλώδιο στο πλάι του μαγνήτη, αφήνετε το ρεύμα να συνεχίσει να ρέει μέσω του σύρματος και στο άλλο άκρο της μπαταρίας.
  • Ένας ομοπολικός κινητήρας είναι ικανός για συνεχή περιστροφή χωρίς να χρειάζεται να αντιστρέψει την κατεύθυνση του ρεύματος.
  • Δεν χρειάζεται πολύς χρόνος για να αρχίσει η περιστροφή της βίδας σε υψηλές ταχύτητες. Τόσο η βίδα όσο και ο μαγνήτης θα μπορούσαν εύκολα να πετάξουν από την μπαταρία. Να είστε προσεκτικοί όταν εργάζεστε με μαγνήτες και ηλεκτρισμό.
  • Είναι πιθανό το καλώδιο να ζεσταθεί κατά τη διεξαγωγή αυτού του πειράματος. Μην κρατάτε το καλώδιο στο μαγνήτη για μεγάλα χρονικά διαστήματα.

Μέθοδος 2 από 3: Δημιουργία ανεξάρτητου ομοπολικού κινητήρα

Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 6
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 6

Βήμα 1. Συγκεντρώστε τις προμήθειές σας

Χρειάζεστε μόνο μερικά πράγματα για να φτιάξετε έναν ανεξάρτητο ομοπολικό κινητήρα. Θα πρέπει να μπορείτε να βρείτε όλα όσα χρειάζεστε στο διαδίκτυο ή στο τοπικό σας κατάστημα υλικού.

  • Θα χρειαστείτε τα ακόλουθα υλικά για να φτιάξετε τον κινητήρα σας: 1 μπαταρία ΑΑ, 2-3 μαγνήτες νεοδυμίου και αρκετά εκατοστά χάλκινο σύρμα.
  • Μπορεί επίσης να χρειαστείτε ένα ζεύγος κοπτικών συρμάτων ή πένσας για να σας βοηθήσουν να δουλέψετε το χάλκινο σύρμα.
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 7
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 7

Βήμα 2. Τοποθετήστε την μπαταρία στους μαγνήτες

Συγκεντρώστε τους μαγνήτες σας για να κάνετε μια στάση. Τοποθετήστε την επίπεδη ή αρνητική πλευρά της μπαταρίας πάνω από τους μαγνήτες.

Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 8
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 8

Βήμα 3. Λυγίστε το χάλκινο σύρμα σας

Πάρτε μερικά εκατοστά χάλκινο σύρμα και λυγίστε το έτσι ώστε το ένα άκρο να αγγίζει τον μαγνήτη και το ένα άκρο να αγγίζει τη θετική πλευρά της μπαταρίας.

  • Μπορείτε να λυγίσετε το χάλκινο σύρμα σας σε διαφορετικά σχήματα που θα περιστρέφονται όταν τοποθετούνται στην μπαταρία. Τα συμμετρικά σχήματα λειτουργούν καλύτερα, έτσι ώστε η περιστροφή να μην ρίξει το καλώδιο από την ισορροπία.
  • Δοκιμάστε να λυγίσετε το σύρμα σας σε σχήμα καρδιάς. Όταν σχηματίζετε το σχήμα καρδιάς, λυγίστε κάθε άκρο χάλκινου σύρματος έτσι ώστε να ταιριάζει γύρω από τον μαγνήτη. Η εσοχή στο πάνω μέρος της καρδιάς θα είναι το σημείο σύνδεσης με το θετικό άκρο της μπαταρίας.
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 9
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 9

Βήμα 4. Τοποθετήστε το καλώδιο πάνω από τον κινητήρα

Πάρτε το καλώδιο σας και τοποθετήστε το πάνω από την μπαταρία. Όσο έχετε ένα τμήμα σύρματος να αγγίζει την πλευρά του μαγνήτη και ένα τμήμα σύρματος να αγγίζει τη θετική πλευρά της μπαταρίας, το σύρμα σας θα πρέπει να περιστρέφεται.

  • Το ρεύμα σε αυτόν τον ομοπολικό κινητήρα ρέει παρουσία μαγνητικού πεδίου. Όταν ένα ρεύμα ρέει σε ένα μαγνητικό πεδίο, θα βιώσει κάτι γνωστό ως δύναμη Lorentz. Η δύναμη του Λόρεντς είναι αυτή που προκαλεί το σύρμα να περιστρέφεται γύρω από την μπαταρία.
  • Το καλώδιο συνδέεται με την μπαταρία σε τρία σημεία. Ένα σημείο του σύρματος βρίσκεται στον θετικό ακροδέκτη και τα δύο άκρα του σύρματος βρίσκονται κοντά στον μαγνήτη, στον αρνητικό ακροδέκτη. Το ρεύμα ρέει έξω από τον θετικό ακροδέκτη και κατεβαίνει και στις δύο πλευρές του σύρματος. Το μαγνητικό πεδίο ωθεί το ρεύμα προς τα έξω, προκαλώντας περιστροφή των συρμάτων.

Μέθοδος 3 από 3: Δημιουργία μαγνητοϋδροδυναμικού συστήματος πρόωσης

Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 10
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 10

Βήμα 1. Συγκεντρώστε τις προμήθειές σας

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ομοπολικό κινητήρα σας για να επιδείξετε μαγνητοϋδροδυναμική (MHD) πρόωση. Η προώθηση MHD είναι ένα μέσο χρήσης ηλεκτρικού ρεύματος για να ωθήσει κάτι μέσα στο νερό. Θα χρειαστείτε τα ακόλουθα για αυτό το πείραμα:

  • 1 μπαταρία C-cell
  • 1 ισχυρός μαγνήτης νεοδυμίου
  • 2 κομμάτια χοντρό σύρμα χαλκού
  • Ένα μικρό πιάτο
  • Αλατοπίπερο
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 11
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 11

Βήμα 2. Προετοιμάστε το νερό

Ρίξτε περίπου 0,25 έως 0,5 ίντσες (0,6 έως 1,3 εκατοστά) νερό στο πιάτο. Μην γεμίζετε εντελώς το πιάτο. Ανακατέψτε μερικές πτυχές αλάτι και πιπέρι και τοποθετήστε το πιάτο στον μαγνήτη.

Η προσθήκη αλατιού βελτιώνει την αγωγιμότητα του νερού. Η προσθήκη πιπεριού σας επιτρέπει να βλέπετε την πρόωση στην εργασία

Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 12
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 12

Βήμα 3. Λυγίστε το σύρμα

Λυγίστε κάθε κομμάτι σύρματος έτσι ώστε όταν κρατάτε τα καλώδια στη μπαταρία, τα αντίθετα άκρα να απέχουν μεταξύ τους μόνο λίγα εκατοστά.

Όταν κρατάτε το χάλκινο σύρμα στη μπαταρία, τα καλώδια θα πρέπει σχεδόν να έχουν σχήμα "Υ". Προσέξτε να μην αφήσετε τα άκρα του σύρματος να ακουμπήσουν μεταξύ τους

Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 13
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 13

Βήμα 4. Κρατήστε τα καλώδια στη μπαταρία

Κρατήστε ένα καλώδιο στη θετική πλευρά της μπαταρίας και ένα άκρο στην αρνητική πλευρά της μπαταρίας.

Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 14
Φτιάξτε έναν κινητήρα από μπαταρία, καλώδιο και μαγνήτη Βήμα 14

Βήμα 5. Κολλήστε τα ελεύθερα άκρα του σύρματος στο δοχείο με νερό

Τοποθετήστε το ένα σύρμα στο κέντρο του πιάτου και το άλλο στην πλευρά του πιάτου. Θα πρέπει να δείτε ότι το νερό αρχίζει να στροβιλίζεται γύρω από ένα από τα καλώδια.

  • Το νερό κινείται λόγω της δύναμης του Λόρεντς. Κάθε σύρμα μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα. Όταν βυθίζετε τα καλώδια στο αλμυρό νερό, ολοκληρώνετε το κύκλωμα. Το ρεύμα κινείται οριζόντια μέσω του νερού, από το ένα σύρμα στο άλλο. Επειδή το δοχείο με νερό κάθεται πάνω σε ένα μαγνήτη, υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο που κινείται προς τα πάνω μέσα από το νερό. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα κινείται μέσα από το μαγνητικό πεδίο, η δύναμη Lorentz προκαλεί την περιστροφή του νερού.
  • Αν γυρίσετε την μπαταρία, μπορείτε να αντιστρέψετε την κατεύθυνση του ρεύματος και το νερό θα περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση.
  • Ασχολείστε με νερό και ηλεκτρικό ρεύμα, οπότε προσέξτε όταν εκτελείτε αυτό το πείραμα.

Συνιστάται: