1821. Michael Faraday je izgradio jednostavan homopolarni motor koristeći bateriju, magnet i žicu, što je otvorilo put modernom elektromotoru. S istim materijalima možete izgraditi vlastiti homopolarni motor i isprobati neke eksperimente kako biste promatrali fiziku na djelu!
Koraci
Metoda 1 od 3: Izgradnja jednostavnog homopolarnog motora
Korak 1. Prikupite materijale
Za izradu homopolarnog motora nisu vam potrebni posebni alati. Sve što vam treba je baterija, duljina bakrene žice i neodimijski magnet.
- Možete koristiti bilo koju vrstu alkalne baterije, ali veću bateriju, poput C-ćelije, lakše ćete držati.
- Nabavite nekoliko centimetara bakrene žice. Možete koristiti golu žicu ili izoliranu žicu. Ako odlučite koristiti izoliranu žicu, skinite dio izolacije sa svakog kraja. Bakarnu žicu možete pronaći na internetu ili u većini prodavaonica hardvera.
- Bilo koji neodimijski magnet trebao bi biti od koristi za ovaj eksperiment, ali potražite magnet s provodljivom oplatom. Na internetu možete kupiti niklovane neodimijske magnete različitih veličina.
- Trebat će vam i jedan vijak za suhozid. Vijak će vam omogućiti da vidite motor u akciji. Nakon što uspješno napravite motor, zavrtanj će se okrenuti.
Korak 2. Stavite magnet na vijak
Uzmite neodimijumski magnet i pričvrstite ga glavom vijka za suhozid.
Korak 3. Pričvrstite vijak na jedan kraj baterije
Vrh vijka možete staviti s obje strane baterije. Strana koju odaberete će odrediti u kojem smjeru će se vaš motor vrtjeti.
Jedinstvena kontaktna točka između vrha vijka i baterije služi kao ležaj s malim trenjem. Jači magnet će smanjiti količinu trenja između ove dvije točke
Korak 4. Postavite bakarnu žicu na bateriju
Uzmite svoju bakrenu žicu i držite je na drugom kraju baterije. Na primjer, ako ste vijak postavili na kraj dugmeta na bateriji, držite bakrenu žicu do ravnog kraja.
Korak 5. Dovršite motor
Lagano postavite slobodni kraj bakrene žice sa strane magneta. Magnet i vijak bi se trebali početi vrtjeti.
- Kad postavite bakrenu žicu sa strane magneta, dovršit ćete krug između stezaljki baterije. Struja teče s jednog kraja baterije, niz zavrtanj i ulazi u magnet. Dodirivanjem žice sa strane magneta dopuštate da struja teče kroz žicu, a na drugom kraju baterije.
- Homopolarni motor sposoban je za kontinuirano okretanje bez potrebe za promjenom smjera struje.
- Ne treba dugo da se vijak počne vrtjeti velikom brzinom. I vijak i magnet lako bi mogli odletjeti iz baterije. Budite oprezni pri radu s magnetima i električnom energijom.
- Prilikom izvođenja ovog eksperimenta žica se može zagrijati. Ne držite žicu na magnetu duže vrijeme.
Metoda 2 od 3: Izrada samostojećeg homopolarnog motora
Korak 1. Prikupite zalihe
Za izradu samostojećeg homopolarnog motora potrebno vam je samo nekoliko stvari. Trebali biste moći pronaći sve što vam je potrebno na mreži ili u lokalnoj trgovini hardvera.
- Za izradu motora trebat će vam sljedeći materijali: 1 AA baterija, 2-3 neodimijumska magneta i nekoliko inča bakrene žice.
- Možda će vam trebati i par rezača žice ili kliješta koji će vam pomoći pri obradi bakrene žice.
Korak 2. Stavite bateriju na magnete
Složite magnete zajedno kako biste napravili postolje. Postavite ravnu ili negativnu stranu baterije na vrh magneta.
Korak 3. Savijte svoju bakrenu žicu
Uzmite nekoliko centimetara bakrene žice i savijte je tako da jedan kraj dodiruje magnet, a jedan kraj pozitivne strane baterije.
- Svoju bakrenu žicu možete saviti u različite oblike koji će se okretati kada se stave na bateriju. Simetrični oblici najbolje funkcioniraju, tako da okretanje ne izbacuje žicu iz ravnoteže.
- Pokušajte saviti žicu u obliku srca. Kad oblikujete oblik srca, savijte svaki kraj bakrene žice tako da stane oko magneta. Udubljenje na vrhu srca bit će točka povezivanja s pozitivnim krajem baterije.
Korak 4. Postavite žicu preko motora
Uzmite žicu i stavite je preko baterije. Sve dok imate dio žice koji dodiruje stranu magneta, i dio žice koji dodiruje pozitivnu stranu baterije, vaša žica bi se trebala vrtjeti.
- Struja u ovom homopolarnom motoru teče u prisutnosti magnetskog polja. Kada struja teče u magnetskom polju, doživjet će nešto poznato kao Lorentzova sila. Lorentzova sila uzrokuje okretanje žice oko baterije.
- Žica se spaja s baterijom u tri točke. Jedna točka žice nalazi se na pozitivnom priključku, a dva kraja žice su blizu magneta, na negativnoj stezaljki. Struja izlazi iz pozitivnog terminala i spušta se s obje strane žice. Magnetsko polje gura struju prema van, uzrokujući rotiranje žica.
Metoda 3 od 3: Izgradnja magnetohidrodinamičkog pogonskog sistema
Korak 1. Prikupite zalihe
Možete koristiti svoj homopolarni motor za pokazivanje magnetohidrodinamičkog (MHD) pogona. MHD pogon je sredstvo korištenja električne struje za potiskivanje nečega kroz vodu. Za ovaj eksperiment trebat će vam sljedeće:
- 1 C-ćelijska baterija
- 1 snažni neodimijumski magnet
- 2 komada debele bakarne žice
- Malo jelo
- Sol i papar
Korak 2. Pripremite vodu
U posudu ulijte 0,6 do 1,3 cm vode. Ne punite posudu do kraja. Umiješajte nekoliko komadića soli i papra i stavite posudu na magnet.
Dodavanjem soli poboljšava se vodljivost vode. Dodavanjem bibera možete vidjeti pogon na poslu
Korak 3. Savijte žicu
Savijte svaki komad žice tako da, dok žice držite za bateriju, suprotni krajevi budu udaljeni samo nekoliko centimetara.
Kada bakrenu žicu držite za bateriju, žice bi trebale imati oblik "Y". Pazite da krajevi žice ne dođu u dodir
Korak 4. Držite žice uz bateriju
Držite jednu žicu uz pozitivnu stranu baterije, a jedan kraj prema negativnoj strani baterije.
Korak 5. Zabodite slobodne krajeve žice u posudu s vodom
Jednu žicu postavite u sredinu posude, a drugu uz bok posude. Trebali biste vidjeti kako se voda počinje vrtjeti oko jedne od žica.
- Voda se kreće zbog Lorentzove sile. Svaka žica nosi električnu struju. Kad umočite žice u slanu vodu, dovršite krug. Struja se kreće vodoravno kroz vodu, s jedne žice na drugu. Budući da posuda s vodom sjedi na magnetu, postoji magnetsko polje koje se kreće prema gore kroz vodu. Kad se električna struja kreće kroz magnetsko polje, Lorentzova sila uzrokuje vrtnju vode.
- Okrenete li bateriju, možete promijeniti smjer struje i voda će se vrtjeti u suprotnom smjeru.
- Imate posla s vodom i električnom energijom, stoga budite oprezni pri izvođenju ovog eksperimenta.
