1821. Michael Faraday izgradio je 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: Izrada jednostavnog homopolarnog motora
Korak 1. Prikupite materijale
Za izradu homopolarnog motora nisu vam potrebni nikakvi posebni alati. Sve što trebate je baterija, duljina bakrene žice i neodimijski magnet.
- Možete koristiti bilo koju vrstu alkalne baterije, no 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.
- Svaki neodimijski magnet trebao bi uspjeti u ovom eksperimentu, ali potražite onaj 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 konstruirate motor, vijak će se vrtjeti.
Korak 2. Stavite magnet na vijak
Uzmite neodimijski 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 odredit će u kojem će se smjeru vrtjeti vaš motor.
Jedinstvena dodirna točka između vrha vijka i baterije služi kao ležaj s malim trenjem. Jači magnet smanjit će količinu trenja između ove dvije točke
Korak 4. Stavite bakrenu žicu na bateriju
Uzmite bakrenu žicu i držite je na drugom kraju baterije. Na primjer, ako ste vijak stavili na kraj gumba baterije, držite bakrenu žicu do ravnog kraja.
Korak 5. Dovršite motor
Nježno postavite slobodni kraj bakrene žice sa strane magneta. Magnet i vijak bi se trebali početi vrtjeti.
- Kad bakrenu žicu postavite sa strane magneta, dovršit ćete krug između stezaljki baterije. Struja teče s jednog kraja baterije, niz vijak i ulazi u magnet. Dodirivanjem žice sa strane magneta dopuštate struji da neprestano 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.
- Tijekom izvođenja ovog pokusa žica se može zagrijati. Ne držite žicu na magnetu dulje 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 internetu ili u lokalnoj trgovini hardvera.
- Za izradu motora trebat će vam sljedeći materijali: 1 AA baterija, 2-3 neodimijska magneta i nekoliko centimetara bakrene žice.
- Možda će vam trebati i par rezača ili kliješta za rad s bakrenom žicom.
Korak 2. Postavite bateriju na magnete
Složite magnete zajedno kako biste napravili stalak. Postavite ravnu ili negativnu stranu baterije na magnete.
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 vrtjeti kad se stave na bateriju. Simetrični oblici najbolje funkcioniraju, tako da okretanje ne izbaci 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 bi se žica trebala vrtjeti.
- Struja u ovom homopolarnom motoru teče u prisutnosti magnetskog polja. Kad 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 terminalu, 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 sustava
Korak 1. Prikupite zalihe
Možete upotrijebiti 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 snažan neodimijski magnet
- 2 komada debele bakrene 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. Dodavanje papra omogućuje vam da vidite pogon na djelu
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 gotovo "Y" oblik. Pazite da se krajevi žice ne dotaknu
Korak 4. Držite žice na bateriji
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 stavite u središte posude, a drugu uz bok posude. Trebali biste vidjeti kako se voda počinje vrtjeti oko jedne od žica.
- Voda se pomiče 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, magnetsko polje se pomiče 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.
