1821. aastal ehitas Michael Faraday aku, magneti ja juhtme abil lihtsa homopolaarse mootori, mis sillutas teed kaasaegsele elektrimootorile. Samade materjalidega saate ehitada oma homopolaarse mootori ja proovida mõnda katset, et jälgida füüsikat tööl!
1
Koguge oma materjalid kokku. Homopolaarse mootori tegemiseks pole vaja mingeid eritööriistu. Kõik, mida vajate, on aku, vasktraat ja neodüümmagnet. Võite kasutada mis tahes tüüpi leelispatareisid, kuid suuremat akut, näiteks C-elementi, on lihtsam käes hoida. Hankige paar tolli vasktraat. Võite kasutada paljast traati või isoleeritud traati. Kui otsustate kasutada isoleeritud traati, eemaldage osa isolatsioonist mõlemast otsast. Vasktraadi leiate Internetist või enamikust riistvarapoodidest. Selle katse jaoks peaks ajama iga neodüümmagnet, kuid otsige elektrit juhtiva plaadistusega magneti. Internetist saate osta erineva suurusega nikeldatud neodüümmagneteid. Vaja on ka ühte kipsplaadi kruvi. Kruvi võimaldab teil näha mootorit töös. Kui olete mootori edukalt üles ehitanud, hakkab kruvi pöörlema.
2
Pange magnet kruvi külge. Võtke neodüümmagnet ja kinnitage see kipsplaadi kruvi peaga.
3
Kinnitage kruvi aku ühte otsa. Kruvi otsa saate asetada aku mõlemale küljele. Valitud külg määrab, millises suunas teie mootor pöörleb. Kruvi otsa ja aku vaheline kontaktpunkt toimib madala hõõrdumisega laagrina. Raskem magnet vähendab nende kahe punkti vahelist hõõrdumist.
4
Asetage vasktraat aku külge. Võtke vasktraat ja hoidke seda aku teises otsas. Näiteks kui asetasite kruvi aku nupule, hoidke vasktraati lameda otsa külge.
5
Täitke mootor. Asetage vasktraadi vaba ots õrnalt magneti küljele. Magnet ja kruvi peaksid pöörlema hakkama. Kui asetate vasktraadi magneti küljele, lõpetate aku klemmide vahelise vooluringi. Vool voolab aku ühest otsast mööda kruvi alla ja magnetisse. Puudutades juhet magneti küljele, lubate voolul edasi voolata läbi juhtme ja aku teise otsa. Homopolaarne mootor on võimeline pidevalt pöörlema, ilma et oleks vaja voolu suunda muuta. Ei lähe kaua aega, kui kruvi suurel kiirusel pöörlema hakkab. Nii kruvi kui ka magnet võivad akult kergesti maha lennata. Olge magnetite ja elektriga töötades ettevaatlik. Selle katse läbiviimisel võib juhe soojeneda. Ärge hoidke juhet magneti küljes pikka aega.
6
Koguge oma varud kokku. Eraldiseisva homopolaarse mootori valmistamiseks on vaja vaid mõnda asja. Peaksite leidma kõik vajaliku veebist või kohalikust riistvarapoest. Mootori valmistamiseks vajate järgmisi materjale: 1 AA akut, 2–3 neodüümmagnetit ja mitu tolli vasktraati. paar traadilõikureid või tange, mis aitavad teil vasktraadi töödelda.
7
Asetage aku magnetitele. Pange oma magnetid aluse moodustamiseks kokku. Asetage aku lame või negatiivne pool magnetite peale.
8
Painutage oma vasktraati. Võtke mitu tolli vasktraati ja painutage seda nii, et üks ots puudutab magnetit ja teine ots aku positiivset külge. Saate painutada vasktraadi erineva kujuga, mis akule asetades pöörleb. Sümmeetrilised kujundid töötavad kõige paremini, et keerlemine ei viiks traati tasakaalust välja. Proovige painutada traati südamekujuliseks. Südamekuju moodustamisel painutage vasktraadi mõlemad otsad nii, et need sobiksid ümber magneti. Südame ülaosas asuv süvend on ühenduspunkt aku positiivse otsaga.
9
Asetage juhe mootori peale. Võtke juhe ja asetage see aku kohale. Niikaua kui teie juhtmeosa puudutab magneti külge ja juhtmeosa puudutab aku positiivset külge, peaks teie juhe pöörlema. Selle homopolaarse mootori vool liigub magnetvälja juuresolekul. Kui vool liigub magnetväljas, kogeb see midagi, mida nimetatakse Lorentzi jõuks. Lorentzi jõud paneb juhtme aku ümber pöörlema. Traat ühendub akuga kolmes punktis. Üks juhtme punkt on positiivsel klemmil ja juhtme kaks otsa on magneti lähedal, negatiivse klemmi peal. Vool voolab positiivsest klemmist välja ja alla mõlemalt poolt juhtmest. Magnetväli surub voolu väljapoole, põhjustades juhtmete pöörlemise.
10
Koguge oma varud kokku. Saate kasutada oma homopolaarset mootorit magnetohüdrodünaamilise (MHD) tõukejõu demonstreerimiseks. MHD tõukejõud on vahend elektrivoolu kasutamiseks, et suruda midagi läbi vee. Selle katse jaoks vajate järgmist: 1 C-elemendiga aku1 tugev neodüümmagnet2 paksu vasktraati tükki väike roog soola ja pipart
11
Valmistage vesi ette. Valage nõusse umbes 0,6–1,3 cm (25–0,5 tolli) vett. Ärge täitke anumat täielikult. Segage paar soola ja pipart ning asetage anum magnetile. Soola lisamine parandab vee juhtivust. Pipra lisamine võimaldab näha tõukejõudu töös.
12
Painutage traati. Painutage iga juhtmejupp nii, et kui hoiate juhtmeid aku küljes, oleksid vastasotsad üksteisest vaid mõne sentimeetri kaugusel. Kui hoiate vasktraati aku küljes, peaksid juhtmed moodustama peaaegu Y-kujulise. Olge ettevaatlik, et traadi otsad ei puutuks kokku.
13
Hoidke juhtmeid aku küljes. Hoidke üht juhet vastu aku positiivset külge ja ühte otsa vastu aku negatiivset külge.
14
Torka traadi vabad otsad veenõusse. Asetage üks traat nõude keskele ja teine vastu tassi külge. Peaksite nägema, kuidas vesi hakkab ühe juhtme ümber keerlema. Vesi liigub Lorentzi jõu mõjul. Iga traat kannab elektrivoolu. Kui kastate juhtmed soolasesse vette, lõpetate vooluringi. Vool liigub horisontaalselt läbi vee, ühest juhtmest teise. Kuna veenõu istub magnetil, liigub magnetväli läbi vee ülespoole. Kui elektrivool liigub läbi magnetvälja, paneb Lorentzi jõud vee pöörlema. Kui pöörate aku ümber, saate voolu suunda muuta ja vesi hakkab pöörlema vastupidises suunas. Teil on tegemist vesi ja elekter, seega olge selle katse tegemisel ettevaatlik.