Homopolární motor je jednoduchý elektromotor se dvěma magnetickými póly. Poprvé byly vynalezeny v 19. století a dnes nemají žádnou významnou praktickou aplikaci, ale mohou být užitečné pro demonstraci nebo pochopení toho, jak fungují elektrické proudy a motory. Budování vlastního homopolárního motoru je zábavné a snadné, ale vyžaduje opatrnost. Nikdy nepoužívejte žádné magnety o hmotnosti vyšší než unce; Pokud tak učiníte, vystavíte se riziku skřípnutí ruky nebo rozdrcení baterie. Homopolární motor nabízí neomezené možnosti kreativity - téměř jakýkoli symetrický tvar měděného drátu, který si dokážete představit, lze přizpůsobit jako homopolární motorový design.
Kroky
Metoda 1 ze 3: Výroba základního homopolárního motoru
Krok 1. Připravte si materiály pro motor
Budete potřebovat neodymový magnet, šroub do dřeva, cívku tenkého měděného drátu (1,3 milimetru / 16 gauge), nůžky na drát, kleště s jehlou a AA baterii. Ujistěte se, že používáte drát, který je nepotažený, nemagnetický a poněkud poddajný. Potažený měděný drát je obecně vyroben z několika tenkých měděných vláken tkaných do lanového drátu. Tento typ drátu je příliš slabý na to, aby si udržel ohybný tvar, což je kvalita, kterou budete chtít mít později.
Magnet by měl být zploštělý válec o průměru ne větším než jeden centimetr. Dávejte pozor, aby si malé děti nenechaly hrát s magnetem. Neumisťujte jej ani na elektronická zařízení nebo do jejich blízkosti, včetně tabletů, telefonů nebo přehrávačů MP3
Krok 2. Umístěte hlavu šroubu na magnet
Jinými slovy, bod šroubu by měl trčet přímo nahoru z magnetu, jehož plochá hlava je připevněna k magnetu. Hlava šroubu by měla být dokonale vystředěna na magnetu, se stejným prostorem po celém obvodu mezi okrajem magnetu a okrajem hlavy šroubu.
Pokud chcete upravit polohu šroubu na magnetu, měli byste ho umět posunout. Pokud chcete z nějakého důvodu použít jiný šroub (nebo si najednou uvědomíte, že pomocí šroubu musíte zavěsit obrázek), zkuste jej odtlačit z magnetu, než se ho pokoušet vytáhnout přímo ven
Krok 3. Přidržte kladný konec baterie AA (ten, který vyčnívá ven) těsně nad ostrým hrotem šroubu
Stiskněte baterii mezi palcem a prostředníčkem. Spusťte baterii na šroub tak, aby se bod šroubu dotýkal přibližného středu kladného pólu baterie. Baterie by nyní měla být nad šroubem, který by měl být nad baterií, ve svislé čáře.
Krok 4. Dokončete obvod
Volnou rukou přiveďte jeden konec měděného drátu k zápornému pólu (plochý konec) baterie. Ukazováčkem přitlačte vodič na místo na záporném pólu. Přiveďte druhý konec měděného drátu dolů k baterii a spojte se s ním. Sestava hřebíku a magnetu by se měla otáčet.
- Po dokončení obvodu můžete slyšet slabé bzučení nebo bzučení.
- Pokud se neroztočí, zkuste obrátit polaritu magnetu vytažením šroubu, otočením magnetu a opětovným připojením šroubu.
Metoda 2 ze 3: Výroba hands-free homopolárního motoru
Krok 1. Umístěte neodymový magnet na plochý konec baterie
Neodymový magnet je magnet ze vzácných zemin vyrobený z neodymu a je extrémně silný. Magnet opatrně přiložte na spodní část baterie. Umístěte sestavu baterie/magnet na rovný povrch.
Krok 2. Ohněte drát do tvaru srdce
Změřte celou výšku sestavy baterie/magnet. Získejte šablonu ve tvaru srdce z omalovánky nebo si ji vytiskněte z počítače. Položte šablonu na rovný povrch. Najděte střed měděného drátu a umístěte jej nad bod, ze kterého vyzařuje ostrý úhel šablony vašeho srdce. Odtud by se měl drát zakřivit nahoru a pryč od centrálního bodu, než se vrhne zpět dolů směrem k základně baterie.
Krok 3. Pomocí měření sestavy baterie/magnetu upravte její tvar
Zajistěte, aby centrální bod drátěného srdce seděl na kladném pólu a spodní část se uzavřela kolem magnetu. Oba konce drátu by se měly uzavřít kolem baterie na obou stranách a vytvořit uzavřenou smyčku. Drát by se měl dotýkat boků baterie, aniž by jej svíral tak pevně, že pohyb drátu kolem baterie je omezený nebo nemožný, když se začne točit.
Krok 4. Proveďte malé úpravy drátu ve tvaru srdce, který jste vytvořili
Jemné doladění tvaru drátu může vyžadovat opakované sezení jeho umístění na sestavu baterie/magnetu, kontrolu symetrie a rovnováhy a rozšíření nebo utažení smyčky tvořené dvěma „pažemi“srdce, které se setkávají kolem základny. Zajistěte, aby se smyčka kolem magnetu nedostala do kontaktu se stolem; pokud ano, způsobí tření, které brání rychlosti a účinnosti vašeho homopolárního motoru.
Krok 5. Nastartujte motor
Jakmile je tvar vašeho drátu připraven, můžete jej nastavit na kladný pól baterie. Sledujte, jak se tvar drátu točí dokola. Pokud jste ve vztahu, tento homopolární design motoru funguje jako snadný romantický dárek pro kutily.
Metoda 3 ze 3: Výroba homolárního motoru Ballerina
Krok 1. Začněte vytvořením smyčky, která se vejde kolem magnetu
Stejně jako měděný drát ve tvaru srdce používá tento homopolární motor jednoduchou baterii AA, která sedí na neodymovém magnetu ve svislé poloze s kladným pólem orientovaným nad záporným pólem. Omotejte kolem magnetu měděný drát. Nemusíte celou smyčku dotýkat základny; oválná smyčka, která se dotýká baterie pouze ve dvou bodech, je stejně přijatelná jako kruhová smyčka, která svírá celý magnet.
Krok 2. Otočte drát nahoru do poloviční vývrtky
Jakmile je smyčka kolem základny dokončena, ohněte drát nahoru a pryč od smyčky kolem magnetu. Průměr vývrtky by měl být jen o několik milimetrů širší než u baterie. Zastavte vývrtku zhruba v polovině délky baterie.
Krok 3. Změňte směr drátu na dokonale svislou čáru
V bodě asi tři milimetry nad nejvyšším bodem baterie zatlačte drát dovnitř pod úhlem devadesáti stupňů směrem ke středu kladného pólu. Jakmile je drát nad centrálním bodem kladného pólu, ohněte jej dolů tak, aby se dotýkal divotu, poté proběhne zpět nahoru a pryč od divotu v zatáčce.
Krok 4. Vytvořte malou tanečnici
Místo tvaru srdce ohněte měděný drát do tvaru baletky, ruce natažené. Začněte otáčením drátu, nyní směřujícím přímo nahoru, v devadesátistupňovém ohybu asi jeden a půl palce nad kladným pólem baterie. Přibližně jeden centimetr v této délce natáhněte drát do vlásenky a natočte jej zpět k devadesátistupňovému otočení, které jste právě udělali.
Krok 5. Nakloňte drát nahoru o 90 stupňů a vytáhněte jej do zhruba kruhového tvaru o velikosti niklu
Tohle bude hlava tanečníka. Jakmile jste na druhé straně „krku“tanečníka, vraťte drát zpět na druhou stranu tanečníka a zrcadlete ohyby, které jste právě udělali. Měli byste skončit s tvarem „T“s kruhem nad centrálním spojením. Nemůžete však skončit tam, kde jste začali (dotýkat se centrálního děliče na kladném pólu baterie), a proto budete muset oříznout vodič v bodě asi půl centimetru nad kladným pólem baterie.
Při tvarování drátu do formy baletky může pomoci použít šablonu nebo obrys, který jste nakreslili nebo vytiskli z internetu. Můžete vytisknout obrys nebo šablonu baleríny, poté na ni položit drát a ohýbat se podél obrysu, abyste získali požadovaný tvar
Video - Používáním této služby mohou být některé informace sdíleny s YouTube
Tipy
- Tanečník může být ošemetný tvar, protože je méně symetrický než tvar srdce.
- Pokud máte potíže se spuštěním homopolárního motoru, jemně jej zatlačte nebo otočte kolem jeho svislé osy, aby mohl začít.
- Pokud máte problém s vyvažováním drátu na baterii, trochu jej upravte, aby se stal více symetrickým.
- Při ohýbání měděného drátu můžete použít jakýkoli požadovaný symetrický tvar. Symetrický tvar se musí dotýkat kladného pólu baterie a smyčky kolem samotného magnetu v základně sestavy baterie/magnet. Můžete použít tvar srdce, obdélníku nebo motýla.
Varování
- Pokud se motor neotáčí, odpojte měděný vodič od magnetů a baterie, abyste neriskovali spálení baterie.
- Nepoužívejte lithiové ani nabíjecí baterie ani je nenechávejte bez dozoru.
- Nikdy nepoužívejte magnety o hmotnosti větší než 1 unce; Pokud tak učiníte, vystavíte se riziku skřípnutí ruky nebo rozdrcení baterie.
- Buďte opatrní. Homopolární motor může vydat spoustu energie ve formě tepla. Nenechávejte točit příliš dlouho, jinak se vám spálí ruka.
- Nikdy nenechte žádné děti dotýkat se magnetů, které při experimentu používáte.
