Maailman yksinkertaisin sähkömoottori

Neljästä yksinkertaisesta esineestä syntyy pieni moottori

Kirjoittaja: supermagnete, Uster, [email protected]

Verkossa alkaen: 11.11.2007, Käyntien määrä: 2588125

Sisällysluettelo

Homopolaarimoottori pyörivällä magneetilla

Yksinkertainen sähkömoottori, jossa pyörivä magneetti

Kiekkomagneetti S-15-08-N

Lehdessä Physik in unserer Zeit esiteltiin koe, joka hämmästytti meitä supermagnete.fi-sivustolla täysin. Olimme jo pitkään olleet magneettiemme lumoissa, mutta että yhdellä magneetillamme ja vain kolmella muulla osalla voisi rakentaa pienen sähkömoottorin (homopolaarimoottorin), tuntui lähes uskomattomalta. Vain viisi minuuttia myöhemmin olimme kuitenkin jo rakentaneet moottorin ja emme voineet lopettaa magneetin pyörittämistä. Uskomaton ilmiö!

Tarvittavat materiaalit

1 rautaruuvi
1 alkaliparisto
1 pala kuorittua kuparilankaa
1 kiekkomagneetti valinnan mukaan, esim. S-15-08-N

Kuulamagneetti K-19-C

Valmistus

Yhdistä ruuvin kanta ja kiekkomagneetti.
Yhdistä ruuvin kärki pariston miinusnapaan (alapuoli).
Paina johdon toinen kuorittu pää etusormella pariston plusnapaan (katso kuva alla).
Tartu toisella kädellä johtoon ja kosketa kiekkomagneettia mahdollisimman ulkoreunasta johtimen vapaalla päällä.

Helpoin tapa on käyttää kiekkomagneettia, jonka halkaisija on vähintään 8 mm ja korkeus vähintään 3 mm – mitä suurempi magneetti, sitä hauskempaa kokeilu on. Jos sinulla siis on jo neodyymi kiekkomagneetti, kokeile rohkeasti. Kokeilu onnistuu myös sauva- ja kuulamagneeteilla.

Kokeneille käyttäjille
Lukemattomia variaatioita on mahdollista toteuttaa, kun yrittää saada kokonaisia veistoksia pyörimään. Tässäkin kuulamagneetti K-19-C saadaan pyörimään. Se on kiinteästi yhdistetty kaksoistetraedriin, joka on rakennettu sauvamagneeteista ja teräskuulista. Lopulta koko rakenne pyörii yhdessä kuulamagneetin kanssa huimalla nopeudella.

Vinkkejä ja niksejä

Magneetti ei pyöri lainkaan? Tärkeintä on tietenkin, että virtapiiri on suljettu. Varmistakaa, että ruuvin kärki on hyvässä kontaktissa pariston alapintaan. Käyttäkää ensimmäisissä kokeiluissa suurempia magneetteja – niiden kanssa onnistuminen on yleensä hieman helpompaa.
Ruuvi heiluu eikä pyöri tasaisesti? Todennäköisesti ruuvin kärki on vino. Kokeilkaa toista ruuvia tai viilatkaa kärki suoraksi.
Pyörivä veistos on liian raskas; magneetin pitovoima ei riitä paristoon kiinnittymiseen. Asettakaa pariston ja ruuvin väliin pieni kuulamagneetti, esimerkiksi kuulamagneetti K-08-C (kuten ylempänä viimeisessä kuvassa).
Vinkki opetukseen [asiakkaaltamme Michael Sexauerilta]: "Erityisen vaikuttavaa ja myös luokassa takarivistä nähtävissä on pyöriminen, kun paperinen tuuliratas kiinnitetään pienellä magneetilla pyörivän magneetin alle. Näin syntyy valmis tuuletin!"

PDF-tiedosto

Olemme saaneet ystävällisesti luvan Wiley-VCH Verlagilta Weinheimista julkaista alkuperäisartikkelin (saksankielisenä) verkkosivuillamme.

Homopolaarimoottori pyörivällä johdolla

Tarvittavat materiaalit homopolaarimoottoriin

Täydennys asiakkaalta Maarten Duijnstee, Rotterdam (Alankomaat):

Maarten Duijnstee, fysiikanopettaja Rotterdamista, lähetti meille opettavaisen kokeen erittäin yksinkertaisella sähkömagneettisella moottorilla ja kirjoittaa siitä seuraavaa:

Homopolaarimoottori on yksi suosikkikokeistani supermagneeteilla. Juottamista ei tarvita, ja roottorin voi taivuttaa yhdestä kuparilangasta. Siksi sen voivat valmistaa jo noin 8-vuotiaat lapset.

Tarvikkeet:

1 kiekkomagneetti 15 x 8 mm
1 tavallinen AA-paristo
30 cm kuparilankaa, halkaisija 1 mm, silmukkaa varten
pieni vesikulho, jossa 1 cm vettä (valinnainen, kontaktin varmistamiseksi)

Vinkki: Kuparilankana voi käyttää tavallista sähköjohtoa, josta poistetaan eriste ja käytetään sisällä olevaa lankaa.

Homopolaarimoottori, joka koostuu paristosta, kuparilangasta ja magneetista

Ohjeet:
1) Muodosta ensin kuparilangasta silmukan pyöreä osa. Kiedo langan keskikohta magneetin ympäri (yksi ja puoli kierrosta). Taivutuksessa voi käyttää myös paristoa muottina. Huomioithan kuitenkin, että langan tulee lopuksi olla hieman magneettia suurempi, joten älä kierrä liian tiukasti.

2) Taivuta loput langasta kuvan mukaiseen muotoon. Lopuksi muotoile silmukan kärki, joka asetetaan pariston päälle.

Valmiin silmukan mitat: 6 cm korkea, 4,5 cm leveä.

3) Aseta magneetti pariston negatiiviselle navalle. Tarvittaessa voit tehdä pienen painauman pariston positiiviseen napaan, jotta langan kärki pysyy paremmin keskellä.

Fysikaalinen tausta

Homopolaarimoottori on mainio koe, jolla voidaan havainnollistaa niin sanottua Lorentz-voima. Tämä voima syntyy, kun sähkövirtaa johtava johdin sijaitsee magneettikentässä. Moottorin pyörimissuunnasta voidaan lisäksi päätellä, missä magneetin pohjois- ja etelänapa sijaitsevat.