בשנת 1821, מייקל פאראדיי בנה מנוע הומפולרי פשוט באמצעות סוללה, מגנט וחוט, שסלל את הדרך למנוע החשמלי המודרני. עם אותם חומרים, אתה יכול לבנות מנוע הומפולרי משלך ולנסות כמה ניסויים כדי לצפות בפיזיקה בעבודה!
צעדים
שיטה 1 מתוך 3: בניית מנוע הומפולרי פשוט
שלב 1. אסוף את החומרים שלך
אין צורך בכלים מיוחדים לייצור מנוע הומפולרי. כל מה שאתה צריך הוא סוללה, אורך חוט נחושת ומגנט ניאודימיום.
- אתה יכול להשתמש בכל סוג של סוללה אלקליין, אבל סוללה גדולה יותר, כגון תא C, תהיה קלה יותר לאחיזה.
- קבל כמה סנטימטרים של חוט נחושת. אתה יכול להשתמש בחוט חשוף או בחוט מבודד. אם אתה בוחר להשתמש בחוט מבודד, הפשט חלק מהבידוד מכל קצה. אתה יכול למצוא חוט נחושת באינטרנט, או במרבית חנויות החומרה.
- כל מגנט ניאודימיום צריך לעשות את העבודה בשביל הניסוי הזה, אבל חפש אחד עם ציפוי מוליך. אתה יכול לקנות מגנטים ניאודימיום בציפוי ניקל בגדלים משתנים באינטרנט.
- תזדקק גם לבורג קיר גבס אחד. הבורג יאפשר לך לראות את המנוע בפעולה. לאחר שבנית את המנוע בהצלחה, הבורג יסתובב.
שלב 2. שים את המגנט על הבורג
קח את מגנט הניאודימיום והצמד אותו לראש בורג קיר הגבס.
שלב 3. חבר את הבורג לקצה אחד של הסוללה
אתה יכול לשים את קצה הבורג משני צדי הסוללה. הצד שתבחר יקבע לאיזה כיוון המנוע שלך יסתובב.
נקודת המגע היחידה בין קצה הבורג לסוללה משמשת כמסב בחיכוך נמוך. מגנט כבד יותר יקטין את כמות החיכוך בין שתי הנקודות הללו
שלב 4. הנח את חוט הנחושת על הסוללה
קח את חוט הנחושת והחזק אותו לקצה השני של הסוללה. לדוגמה, אם הנחת את הבורג שלך בקצה הכפתור של הסוללה, החזק את חוט הנחושת לקצה השטוח.
שלב 5. השלימו את המנוע
הנח בעדינות את הקצה החופשי של חוט הנחושת לצידו של המגנט. המגנט והבורג צריכים להתחיל להסתובב.
- כאשר אתה מציב את חוט הנחושת בצד המגנט, אתה משלים את המעגל בין מסופי הסוללה. הזרם זורם מקצה אחד של הסוללה, במורד הבורג, לתוך המגנט. על ידי נגיעה בחוט לצידו של המגנט, אתה מאפשר לזרם להמשיך לזרום דרך החוט, ולקצה השני של הסוללה.
- מנוע הומפולרי מסוגל לסובב ללא הפסקה ללא צורך להפוך את כיוון הזרם.
- לא לוקח הרבה זמן עד שהבורג מתחיל להסתובב במהירות גבוהה. הבורג והמגנט יכולים לעוף בקלות מהסוללה. נהג בזהירות בעת עבודה עם מגנטים וחשמל.
- ייתכן שהחוט מתחמם בעת ביצוע ניסוי זה. אל תחזיק את החוט למגנט לפרקי זמן ממושכים.
שיטה 2 מתוך 3: יצירת מנוע הומופולרי עצמאי
שלב 1. אסוף את הציוד שלך
אתה צריך רק כמה דברים כדי ליצור מנוע הומופולירי עצמאי. אתה אמור להיות מסוגל למצוא את כל מה שאתה צריך באינטרנט, או בחנות החומרה המקומית שלך.
- תזדקק לחומרים הבאים לייצור המנוע שלך: סוללת AA אחת, 2-3 מגנטים ניאודימיום וכמה סנטימטרים של חוט נחושת.
- ייתכן שתצטרך גם זוג חותכי חוט או צבת שיעזרו לך לעבוד בחוט הנחושת.
שלב 2. הנח את הסוללה על המגנטים
ערמו את המגנטים שלכם יחד כדי ליצור מעמד. הנח את הצד השטוח או השלילי של הסוללה על גבי המגנטים.
שלב 3. כופף את חוט הנחושת שלך
קח כמה סנטימטרים של חוט נחושת וכופף אותו כך שקצה אחד יגע במגנט, וקצה אחד נוגע בצד החיובי של הסוללה.
- אתה יכול לכופף את חוט הנחושת לצורות שונות שיסתובבו כשהן מונחות על הסוללה. צורות סימטריות פועלות בצורה הטובה ביותר, כך שהסיבוב לא יוריד את החוט מאיזון.
- נסה לכופף את החוט שלך לצורת לב. כאשר אתה יוצר את צורת הלב, כופף כל קצה של חוט נחושת כך שיתאימו סביב המגנט. הכניסה בראש הלב תהיה נקודת החיבור לקצה החיובי של הסוללה.
שלב 4. הניחו את החוט מעל המנוע
קח את החוט שלך והנח אותו מעל הסוללה. כל עוד יש לך קטע של חוט שנוגע בצד המגנט, וקטע של חוט שנוגע בצד החיובי של הסוללה, החוט שלך צריך להסתובב.
- הזרם במנוע הומפולרי זה זורם בנוכחות שדה מגנטי. כאשר זרם זורם בשדה מגנטי, הוא יחווה משהו המכונה כוח לורנץ. כוח לורנץ הוא זה שגורם לחוט להסתובב סביב הסוללה.
- החוט מתחבר לסוללה בשלוש נקודות. נקודה אחת של החוט נמצאת במסוף החיובי, ושני קצות החוט נמצאים ליד המגנט, על הטרמינל השלילי. הזרם זורם מהמסוף החיובי ומטה משני צידי החוט. השדה המגנטי דוחף את הזרם כלפי חוץ וגורם לחוטים להסתובב.
שיטה 3 מתוך 3: בניית מערכת הנעה מגנטוהידרודינמית
שלב 1. אסוף את הציוד שלך
אתה יכול להשתמש במנוע ההומפולרי שלך כדי להוכיח הנעה מגנטוהידרודינמית (MHD). הנעה MHD היא אמצעי לשימוש בזרם חשמלי כדי לדחוף משהו במים. תצטרך את הדברים הבאים לניסוי זה:
- סוללת תאי C אחת
- 1 מגנט ניאודימיום חזק
- 2 חתיכות חוט נחושת עבה
- מנה קטנה
- מלח ופלפל
שלב 2. מכינים את המים
יוצקים כ -0.5 עד 0.5 אינץ '(0.6 עד 1.3 ס מ) מים לתוך הכלי. אל תמלא את המנה לגמרי. מערבבים מעט קורטבים של מלח ופלפל, ומניחים את המנה על המגנט.
הוספת מלח משפרת את מוליכות המים. הוספת פלפל מאפשרת לכם לראות את ההנעה בעבודה
שלב 3. כופפו את החוט
כופפו כל פיסת חוט כך שכאשר אתם מחזיקים את החוטים אל הסוללה, הקצוות הנגדים נמצאים במרחק של כמה סנטימטרים זה מזה.
כאשר אתה מחזיק את חוט הנחושת אל הסוללה, החוטים צריכים כמעט ליצור צורה "Y". היזהר שלא לתת לקצות החוט לגעת זה בזה
שלב 4. החזק את החוטים אל הסוללה
החזק חוט אחד כנגד הצד החיובי של הסוללה, וקצה אחד כנגד הצד השלילי של הסוללה.
שלב 5. תקע את הקצוות החופשיים של החוט בכלי המים
מניחים חוט אחד במרכז התבשיל, והשני כנגד דופן המנה. אתה צריך לראות את המים מתחילים להסתובב סביב אחד החוטים.
- המים נעים בגלל כוח לורנץ. כל חוט נושא זרם חשמלי. כאשר אתה טובל את החוטים לתוך מי המלח, אתה משלים את המעגל. הזרם נע אופקית דרך המים, מחוט אחד למשנהו. מכיוון שכלי המים יושב על מגנט, יש שדה מגנטי הנע כלפי מעלה דרך המים. כאשר הזרם החשמלי נע בשדה המגנטי, כוח לורנץ גורם למים להסתובב.
- אם תסובב את הסוללה, תוכל להפוך את כיוון הזרם, והמים יסתובבו בכיוון ההפוך.
- אתה מתמודד עם מים וחשמל, אז היזהר בעת ביצוע ניסוי זה.
