Silnik homopolarny to prosty silnik elektryczny z dwoma biegunami magnetycznymi. Zostały wynalezione po raz pierwszy w XIX wieku i nie mają obecnie znaczącego praktycznego zastosowania, ale mogą być przydatne do demonstracji lub zrozumienia działania prądów elektrycznych i silników. Budowanie własnego silnika homopolarnego jest łatwe i przyjemne, ale wymaga ostrożności. Nigdy nie używaj magnesów ważących więcej niż uncja; w ten sposób narażasz się na przytrzaśnięcie ręki lub zmiażdżenie baterii. Silnik homopolarny oferuje nieograniczone możliwości kreatywności - prawie każdy kształt symetrycznego drutu miedzianego, jaki można sobie wyobrazić, może zostać zaadaptowany jako konstrukcja silnika homopolarnego.
Kroki
Metoda 1 z 3: Tworzenie podstawowego silnika homopolarnego
Krok 1. Przygotuj materiały na silnik
Potrzebujesz magnesu neodymowego, wkrętu do drewna, szpuli z cienkiego drutu miedzianego (1,3 mm / 16 G), przecinaków do drutu, szczypiec i baterii AA. Upewnij się, że używasz drutu niepowlekanego, niemagnetycznego i nieco giętkiego. Powlekany drut miedziany jest zwykle wykonany z wielu cienkich miedzianych włókien wplecionych w drut podobny do liny. Ten rodzaj drutu jest zbyt słaby, aby zachować giętki kształt, jakość, którą będziesz chciał mieć później.
Magnes powinien być spłaszczonym cylindrem o średnicy nie większej niż około jednego centymetra. Uważaj, aby małe dzieci nie bawiły się magnesem. Nie należy również umieszczać go na lub w pobliżu sprzętu elektronicznego, w tym tabletów, telefonów lub odtwarzaczy MP3
Krok 2. Umieść łeb śruby na magnesie
Innymi słowy, czubek śruby powinien być wystający prosto z magnesu, którego płaska główka jest przymocowana do magnesu. Łeb śruby powinien być idealnie wyśrodkowany na magnesie, z równą przestrzenią na całym obwodzie pomiędzy krawędzią magnesu a krawędzią łba śruby.
Jeśli chcesz wyregulować położenie śruby na magnesie, powinieneś móc go przesuwać. Jeśli z jakiegoś powodu chcesz użyć innej śruby (lub nagle zdasz sobie sprawę, że musisz powiesić zdjęcie za pomocą śruby), spróbuj odepchnąć go od magnesu, zamiast próbować go wyciągnąć
Krok 3. Trzymaj dodatni koniec baterii AA (ten z wystającą wypustką) tuż nad ostrym punktem śruby
Ściśnij baterię między kciukiem a środkowym palcem. Opuść baterię na śrubę tak, aby punkt śruby stykał się z przybliżonym środkiem dodatniego bieguna baterii. Bateria powinna teraz znajdować się nad śrubą, która powinna znajdować się nad baterią, w linii pionowej.
Krok 4. Uzupełnij obwód
Wolną ręką przenieś jeden koniec miedzianego drutu do bieguna ujemnego (płaski koniec) akumulatora. Palcem wskazującym zaciśnij przewód na górze bieguna ujemnego. Przyłóż drugi koniec miedzianego drutu do akumulatora i zetknij się z nim. Zespół gwoździa i magnesu powinien się obracać.
- Po zakończeniu obwodu może słyszeć niskie buczenie lub brzęczenie.
- Jeśli się nie obraca, spróbuj odwrócić biegunowość magnesu, wykręcając śrubę, obracając magnes, a następnie ponownie wkręcając śrubę.
Metoda 2 z 3: Tworzenie silnika homopolarnego bez użycia rąk
Krok 1. Umieść magnes neodymowy na płaskim końcu baterii
Magnes neodymowy to magnes ziem rzadkich wykonany z neodymu i jest niezwykle silny. Ostrożnie przyłóż magnes do dolnej części baterii. Umieść zespół baterii/magnesu na płaskiej powierzchni.
Krok 2. Zegnij drut w kształcie serca
Zmierz całą wysokość zespołu baterii/magnesu. Uzyskaj szablon w kształcie serca z książeczki do kolorowania lub wydrukuj go z komputera. Połóż szablon na płaskiej powierzchni. Znajdź środek miedzianego drutu i umieść go nad punktem, z którego promieniuje ostry kąt szablonu serca. Stamtąd drut powinien zakrzywiać się w górę i oddalać od centralnego punktu, zanim opadnie z powrotem w kierunku podstawy baterii.
Krok 3. Wykorzystaj pomiary zespołu baterii/magnesu, aby dostosować jego kształt
Upewnij się, że centralny punkt drucianego serca będzie spoczywał na dodatnim biegunie, a spód zamknie się wokół magnesu. Dwa końce przewodu powinny zamykać się wokół akumulatora po obu stronach, tworząc zamkniętą pętlę. Przewód powinien dotykać boków akumulatora bez ściskania go tak mocno, aby ruch przewodu wokół akumulatora był ograniczony lub niemożliwy, gdy zacznie się obracać.
Krok 4. Dokonaj niewielkich poprawek w wykonanym przez siebie drucie w kształcie serca
Dostrajanie kształtu drutu może wymagać wielokrotnych sesji umieszczania go na zespole baterii/magnesu, sprawdzania symetrii i równowagi oraz poszerzania lub zaciskania pętli utworzonej przez dwa „ramiona” serca, które spotykają się wokół podstawy. Upewnij się, że pętla wokół magnesu nie styka się ze stołem; jeśli tak się stanie, spowoduje to tarcie, które spowalnia prędkość i skuteczność twojego silnika homopolarnego.
Krok 5. Uruchom silnik
Gdy kształt drutu jest gotowy, możesz ustawić go na dodatnim biegunie baterii. Obserwuj, jak kształt drutu obraca się w kółko i w kółko. Jeśli jesteś w związku, ta konstrukcja silnika homopolarnego działa jako łatwy romantyczny prezent dla majsterkowiczów.
Metoda 3 z 3: Wykonanie silnika homopolarnego Ballerina
Krok 1. Zacznij od zrobienia pętli, która będzie pasować do magnesu
Podobnie jak drut miedziany w kształcie serca, ten homopolarny silnik wykorzystuje prostą baterię AA osadzoną na magnesie neodymowym w pozycji pionowej z biegunem dodatnim skierowanym powyżej bieguna ujemnego. Owiń magnes wokół drutu miedzianego. Nie musisz sprawiać, że cała pętla dotyka podstawy; owalna pętla, która dotyka baterii tylko w dwóch punktach, jest tak samo akceptowalna, jak okrągła pętla, która chwyta cały magnes.
Krok 2. Skręć drut w półkorkociąg
Gdy pętla wokół podstawy jest gotowa, wygnij przewód do góry i odsuń od pętli wokół magnesu. Średnica korkociągu powinna być tylko kilka milimetrów większa niż średnica akumulatora. Zatrzymaj korkociąg mniej więcej w połowie długości baterii.
Krok 3. Zmień kierunek drutu na idealnie pionową linię
W punkcie około trzech milimetrów powyżej najwyższego punktu baterii, wciśnij przewód do środka pod kątem dziewięćdziesięciu stopni w kierunku środka bieguna dodatniego. Gdy drut znajdzie się nad centralną zagłębieniem bieguna dodatniego, zegnij go tak, aby dotknął rowka, a następnie biegnie z powrotem w górę i oddala się od zagłębienia w szpilce do włosów.
Krok 4. Zrób maleńką tancerkę
Zamiast w kształcie serca wygnij miedziany drut w kształt baleriny z rozpostartymi ramionami. Zacznij od obrócenia drutu, teraz skierowanego prosto w górę, pod kątem dziewięćdziesięciu stopni około półtora cala nad dodatnim biegunem akumulatora. Około jednego centymetra na tej długości, pociągnij drut do zakrętu do włosów, odchylając go z powrotem w kierunku skrętu o dziewięćdziesiąt stopni, który właśnie wykonałeś.
Krok 5. Przekręć drut pod kątem dziewięćdziesięciu stopni i pociągnij go do mniej więcej okrągłego kształtu o wielkości niklu
To będzie głowa tancerza. Będąc po drugiej stronie „szyi” tancerza, przyłóż drut z powrotem po drugiej stronie tancerza, odzwierciedlając właśnie wykonane zakręty. Powinieneś skończyć z kształtem „T” z okręgiem nad centralnym skrzyżowaniem. Nie możesz jednak zakończyć w miejscu, w którym zacząłeś (dotykając środkowej części na dodatnim biegunie akumulatora), dlatego będziesz musiał przypiąć przewód w punkcie około pół centymetra nad dodatnim biegunem akumulatora.
Pomocne może być użycie szablonu lub konturu, który narysowałeś lub wydrukowałeś z Internetu podczas kształtowania drutu w formie baleriny. Możesz wydrukować kontur lub szablon baleriny, a następnie położyć na nim drut, zginając się wzdłuż konturu, aby uzyskać pożądany kształt
Wideo - Korzystając z tej usługi, niektóre informacje mogą być udostępniane YouTube
Porady
- Tancerz może mieć skomplikowany kształt, ponieważ jest mniej symetryczny niż kształt serca.
- Jeśli masz problemy z uruchomieniem silnika homopolarnego, lekko popchnij go lub przekręć wokół osi pionowej, aby go uruchomić.
- Jeśli masz problemy z wyważeniem przewodu na akumulatorze, dostosuj go trochę, aby stał się bardziej symetryczny.
- Podczas gięcia drutu miedzianego możesz użyć dowolnego symetrycznego kształtu. Symetryczny kształt musi umożliwiać dotykanie bieguna dodatniego akumulatora i pętlę wokół samego magnesu u podstawy zespołu akumulatora/magnesu. Możesz użyć kształtu serca, prostokąta lub motyla.
Ostrzeżenia
- Odłącz miedziany przewód od magnesów i akumulatora, jeśli silnik się nie obraca, aby nie ryzykować spalenia akumulatora.
- Nie używaj baterii litowych ani akumulatorów ani nie pozostawiaj ich bez nadzoru.
- Nigdy nie używaj magnesów ważących więcej niż 1 uncja; w ten sposób narażasz się na przytrzaśnięcie ręki lub zmiażdżenie baterii.
- Zachowaj ostrożność. Silnik homopolarny może wydzielać dużo energii w postaci ciepła. Nie pozwól, aby wirował zbyt długo, bo ręka się spali.
- Nigdy nie pozwól dzieciom dotykać magnesów, których używasz w eksperymencie.
