1821 m. Michaelas Faradėjus, naudojant bateriją, magnetą ir vielą, pastatė paprastą homopolinį variklį, kuris atvėrė kelią šiuolaikiniam elektros varikliui. Naudodami tas pačias medžiagas, galite sukurti savo homopolinį variklį ir išbandyti keletą eksperimentų, kad pamatytumėte fiziką darbe!
Žingsniai
1 būdas iš 3: paprasto homopolinio variklio sukūrimas
Žingsnis 1. Surinkite savo medžiagas
Norint pagaminti homopolinį variklį, jums nereikia jokių specialių įrankių. Viskas, ko jums reikia, yra baterija, varinės vielos ilgis ir neodimio magnetas.
- Galite naudoti bet kokią šarminę bateriją, tačiau didesnę bateriją, pvz., C elementą, bus lengviau laikyti.
- Gaukite kelis centimetrus varinės vielos. Galite naudoti pliką laidą arba izoliuotą laidą. Jei nuspręsite naudoti izoliuotą laidą, nuimkite dalį izoliacijos kiekviename gale. Varinę vielą galite rasti internete arba daugelyje techninės įrangos parduotuvių.
- Bet koks neodimio magnetas turėtų atlikti šį eksperimentą, tačiau ieškokite jo su laidžia danga. Įvairių dydžių nikeliuotus magnetus galite įsigyti internetu.
- Jums taip pat reikės vieno gipso kartono varžto. Varžtas leis jums pamatyti veikiantį variklį. Sėkmingai sukūrus variklį, varžtas suksis.
Žingsnis 2. Uždėkite magnetą ant varžto
Paimkite neodimio magnetą ir pritvirtinkite prie gipso kartono varžto galvutės.
Žingsnis 3. Viename akumuliatoriaus gale pritvirtinkite varžtą
Varžto galiuką galite įdėti į bet kurią akumuliatoriaus pusę. Pasirinkta pusė lems, kuria kryptimi sukasi jūsų variklis.
Vienintelis sąlyčio taškas tarp varžto galo ir akumuliatoriaus yra mažos trinties guolis. Sunkesnis magnetas sumažins trinties tarp šių dviejų taškų kiekį
Žingsnis 4. Uždėkite varinę vielą ant akumuliatoriaus
Paimkite varinę vielą ir laikykite ją kitame akumuliatoriaus gale. Pavyzdžiui, jei uždėjote varžtą ant akumuliatoriaus mygtuko galo, laikykite varinę vielą prie plokščio galo.
Žingsnis 5. Užbaikite variklį
Švelniai uždėkite vario vielos galą prie magneto pusės. Magnetas ir varžtas turėtų pradėti suktis.
- Padėdami varinę vielą prie magneto šono, užbaigiate grandinę tarp akumuliatoriaus gnybtų. Srovė teka iš vieno akumuliatoriaus galo, žemyn varžtu ir į magnetą. Palietę laidą prie magneto šono, leidžiate srovei toliau tekėti per laidą ir į kitą akumuliatoriaus galą.
- Homopolinis variklis gali nuolat suktis, nereikia keisti srovės krypties.
- Neilgai trukus varžtas pradeda suktis dideliu greičiu. Tiek varžtas, tiek magnetas gali lengvai nuskristi iš akumuliatoriaus. Būkite atsargūs dirbdami su magnetais ir elektra.
- Vykdant šį eksperimentą, viela gali sušilti. Nelaikykite laido prie magneto ilgą laiką.
2 metodas iš 3: laisvai stovintis homopolinis variklis
Žingsnis 1. Surinkite savo atsargas
Norint pagaminti laisvai stovintį homopolinį variklį, jums reikia tik kelių dalykų. Turėtumėte sugebėti rasti viską, ko reikia internete, arba vietinėje techninės įrangos parduotuvėje.
- Norėdami pagaminti variklį, jums reikės šių medžiagų: 1 AA baterija, 2-3 neodimio magnetai ir keli coliai varinės vielos.
- Jums taip pat gali prireikti poros vielos pjaustytuvų ar replių, kad padėtumėte dirbti su varine viela.
Žingsnis 2. Padėkite bateriją ant magnetų
Sudėkite magnetus kartu, kad pastatytumėte stovą. Ploną arba neigiamą baterijos pusę padėkite ant magnetų.
Žingsnis 3. Sulenkite varinę vielą
Paimkite kelis colius varinės vielos ir sulenkite taip, kad vienas galas liestų magnetą, o kitas galas - teigiamą akumuliatoriaus pusę.
- Galite sulenkti varinę vielą į įvairias formas, kurios suksis, kai bus dedamos ant akumuliatoriaus. Simetriškos formos geriausiai tinka, kad verpimas neišstumtų laido iš pusiausvyros.
- Pabandykite sulenkti vielą į širdies formą. Kai formuojate širdies formą, sulenkite kiekvieną varinės vielos galą taip, kad jie tilptų aplink magnetą. Įdėjimas širdies viršuje bus jungiamasis taškas prie teigiamo akumuliatoriaus galo.
Žingsnis 4. Uždėkite laidą virš variklio
Paimkite laidą ir padėkite jį virš akumuliatoriaus. Kol jūsų vielos dalis liečia magneto šoną ir vielos dalis liečia teigiamą akumuliatoriaus pusę, jūsų viela turėtų suktis.
- Šio homopolinio variklio srovė teka esant magnetiniam laukui. Kai srovė teka magnetiniame lauke, ji patirs kažką vadinamo Lorentzo jėga. Lorentzo jėga lemia tai, kad viela sukasi aplink akumuliatorių.
- Laidas jungiasi prie akumuliatoriaus trijuose taškuose. Vienas laido taškas yra ant teigiamo gnybto, o du laido galai yra šalia magneto, ant neigiamo gnybto. Srovė teka iš teigiamo gnybto ir žemyn iš abiejų laido pusių. Magnetinis laukas išstumia srovę į išorę, todėl laidai sukasi.
3 iš 3 metodas: magnetohidrodinaminės varomosios sistemos sukūrimas
Žingsnis 1. Surinkite savo atsargas
Galite naudoti savo homopolinį variklį, kad pademonstruotumėte magnetohidrodinaminę (MHD) varomąją jėgą. MHD varomoji jėga yra priemonė, naudojama elektros srovei, norint kažką stumti per vandenį. Šiam eksperimentui jums reikės:
- 1 C elementų baterija
- 1 stiprus neodimio magnetas
- 2 storos varinės vielos gabalai
- Mažas patiekalas
- Druskos ir pipirų
Žingsnis 2. Paruoškite vandenį
Į indą supilkite maždaug 0,25–0,5 colio (0,6–1,3 cm) vandens. Neužpildykite indo iki galo. Įmaišykite kelis brūkšnius druskos ir pipirų ir padėkite indą ant magneto.
Įdėjus druskos, pagerėja vandens laidumas. Pridėjus pipirų, galima pamatyti varomąją jėgą darbe
Žingsnis 3. Sulenkite vielą
Sulenkite kiekvieną vielos gabalą taip, kad laikydami laidus prie akumuliatoriaus, priešingi galai būtų tik kelių centimetrų atstumu.
Kai laikote varinę vielą prie akumuliatoriaus, laidai beveik turi būti „Y“formos. Būkite atsargūs, kad vielos galai nesiliestų
Žingsnis 4. Laikykite laidus prie akumuliatoriaus
Laikykite vieną laidą prie teigiamos akumuliatoriaus pusės, o kitą galą - prie neigiamos akumuliatoriaus pusės.
Žingsnis 5. Įkiškite laisvus vielos galus į vandens indą
Įdėkite vieną laidą į indo centrą, o kitą - į indo šoną. Turėtumėte pamatyti, kaip vanduo pradeda suktis aplink vieną iš laidų.
- Vanduo juda dėl Lorenco jėgos. Kiekvienas laidas turi elektros srovę. Kai panardinate laidus į sūrų vandenį, užbaigiate grandinę. Srovė juda horizontaliai per vandenį, iš vieno laido į kitą. Kadangi vandens indas sėdi ant magneto, vandenyje į viršų juda magnetinis laukas. Kai elektros srovė juda per magnetinį lauką, Lorentzo jėga sukelia vandens sukimąsi.
- Jei pasuksite bateriją, galite pakeisti srovės kryptį, o vanduo suksis priešinga kryptimi.
- Jūs susiduriate su vandeniu ir elektra, todėl atlikdami šį eksperimentą būkite atsargūs.