Pada tahun 1821, Michael Faraday membina motor homopolar sederhana menggunakan bateri, magnet, dan wayar, yang membuka jalan bagi motor elektrik moden. Dengan bahan yang sama, anda boleh membina motor homopolar anda sendiri dan mencuba beberapa eksperimen untuk melihat fizik di tempat kerja!
Langkah-langkah
Kaedah 1 dari 3: Membina Motor Homopolar Mudah
Langkah 1. Kumpulkan bahan anda
Anda tidak memerlukan alat khas untuk membuat motor homopolar. Yang anda perlukan hanyalah bateri, panjang wayar tembaga, dan magnet neodymium.
- Anda boleh menggunakan bateri beralkali apa pun, tetapi bateri yang lebih besar, seperti sel C, akan lebih mudah dipegang.
- Dapatkan wayar tembaga beberapa inci. Anda boleh menggunakan wayar kosong atau wayar terlindung. Sekiranya anda memilih untuk menggunakan wayar bertebat, lepaskan sebahagian penebat pada setiap hujungnya. Anda boleh mendapatkan wayar tembaga dalam talian, atau di kebanyakan kedai perkakasan.
- Mana-mana magnet neodymium harus melakukan tipu daya untuk percubaan ini, tetapi cari satu dengan penyaduran konduktif. Anda boleh membeli magnet neodymium berlapis nikel dengan pelbagai saiz dalam talian.
- Anda juga memerlukan satu skru drywall. Skru akan membolehkan anda melihat motor beraksi. Setelah berjaya membina motor, skru akan berputar.
Langkah 2. Letakkan magnet pada skru
Ambil magnet neodymium dan pasangkan kepala skru drywall.
Langkah 3. Pasang skru ke salah satu hujung bateri
Anda boleh meletakkan hujung skru di kedua sisi bateri. Bahagian yang anda pilih akan menentukan arah mana motor anda akan berputar.
Titik hubungan tunggal antara hujung skru dan bateri berfungsi sebagai galas geseran rendah. Magnet yang lebih berat akan mengurangkan jumlah geseran antara kedua titik ini
Langkah 4. Letakkan wayar tembaga pada bateri
Ambil wayar tembaga anda dan pegang ke hujung bateri yang lain. Contohnya, jika anda meletakkan skru pada hujung butang bateri, pegang wayar tembaga ke hujung rata.
Langkah 5. Lengkapkan motor
Letakkan hujung wayar tembaga yang bebas ke sisi magnet dengan perlahan. Magnet dan skru harus mula berputar.
- Apabila anda meletakkan wayar tembaga ke sisi magnet, anda melengkapkan litar antara terminal bateri. Arus mengalir dari satu hujung bateri, ke bawah skru, dan ke magnet. Dengan menyentuh wayar ke sisi magnet, anda membiarkan arus terus mengalir melalui wayar, dan ke hujung bateri yang lain.
- Motor homopolar mampu putaran berterusan tanpa perlu membalikkan arah arus.
- Tidak perlu lama skru mula berputar pada kelajuan tinggi. Kedua-dua skru dan magnet dengan mudah boleh melepaskan bateri. Berhati-hati ketika bekerja dengan magnet dan elektrik.
- Kemungkinan wayar menjadi panas semasa menjalankan eksperimen ini. Jangan memegang wayar ke magnet untuk jangka masa yang panjang.
Kaedah 2 dari 3: Membuat Motor Homopolar Berdiri Bebas
Langkah 1. Kumpulkan bekalan anda
Anda hanya memerlukan beberapa perkara untuk membuat motor homopolar bebas. Anda seharusnya dapat mencari semua yang anda perlukan dalam talian, atau di kedai perkakasan tempatan anda.
- Anda memerlukan bahan berikut untuk membuat motor anda: 1 bateri AA, 2-3 magnet neodymium, dan beberapa inci wayar tembaga.
- Anda juga mungkin memerlukan sepasang pemotong wayar atau tang untuk membantu anda mengusahakan wayar tembaga.
Langkah 2. Letakkan bateri pada magnet
Tumpukan magnet anda bersama-sama untuk berdiri. Letakkan sisi bateri yang rata atau negatif di atas magnet.
Langkah 3. Bengkokkan wayar tembaga anda
Ambil beberapa inci wayar tembaga dan bengkokkan sehingga satu hujung menyentuh magnet, dan satu hujung menyentuh sisi positif bateri.
- Anda boleh membengkokkan wayar tembaga anda ke dalam bentuk yang berbeza yang akan berputar ketika diletakkan pada bateri. Bentuk simetri berfungsi paling baik, sehingga putaran tidak membuang keseimbangan wayar.
- Cuba bengkokkan wayar anda ke bentuk jantung. Apabila anda membentuk bentuk jantung, bengkokkan setiap hujung wayar tembaga agar sesuai dengan magnet. Lekukan di bahagian atas jantung akan menjadi titik penghubung ke hujung positif bateri.
Langkah 4. Letakkan wayar di atas motor
Ambil wayar anda dan letakkan di atas bateri. Selagi anda mempunyai bahagian wayar menyentuh sisi magnet, dan bahagian wayar menyentuh sisi positif bateri, wayar anda harus berputar.
- Arus dalam motor homopolar ini mengalir dengan adanya medan magnet. Apabila arus mengalir di medan magnet, ia akan mengalami sesuatu yang dikenali sebagai daya Lorentz. Kekuatan Lorentz inilah yang menyebabkan wayar berputar di sekitar bateri.
- Kawat menyambung ke bateri pada tiga titik. Satu titik wayar berada di terminal positif, dan dua hujung wayar berada di dekat magnet, di terminal negatif. Arus mengalir keluar dari terminal positif dan ke bawah kedua-dua sisi wayar. Medan magnet mendorong arus keluar, menyebabkan wayar berputar.
Kaedah 3 dari 3: Membangun Sistem Penggerak Magnetohidrodinamik
Langkah 1. Kumpulkan bekalan anda
Anda boleh menggunakan motor homopolar anda untuk menunjukkan daya tarikan magnetohidrodinamik (MHD). Penggerak MHD adalah kaedah menggunakan arus elektrik untuk mendorong sesuatu melalui air. Anda memerlukan perkara berikut untuk percubaan ini:
- 1 bateri sel C
- 1 magnet neodymium kuat
- 2 keping dawai tembaga tebal
- Hidangan kecil
- Garam dan lada
Langkah 2. Sediakan air
Tuang sekitar 0,25 hingga 0,5 inci (0,6 hingga 1,3 cm) air ke dalam pinggan. Jangan isi pinggan sepenuhnya. Kacau sebilangan garam dan lada, dan letakkan pinggan di atas magnet.
Menambah garam meningkatkan kekonduksian air. Menambah lada membolehkan anda melihat penggerak di tempat kerja
Langkah 3. Bengkokkan wayar
Bengkokkan setiap helai wayar sehingga apabila anda memegang wayar ke bateri, hujung yang bertentangan hanya berjarak beberapa sentimeter.
Apabila anda memegang wayar tembaga ke bateri, wayar hampir akan membentuk bentuk "Y". Hati-hati jangan sampai hujung wayar saling menyentuh
Langkah 4. Pegang wayar ke bateri
Pegang satu wayar ke sisi positif bateri, dan satu hujung ke sisi negatif bateri.
Langkah 5. Masukkan hujung wayar bebas ke dalam pinggan air
Letakkan satu wayar di tengah pinggan, dan yang lain di sebelah pinggan. Anda harus melihat air mula berpusing di salah satu wayar.
- Air bergerak kerana daya Lorentz. Setiap wayar membawa arus elektrik. Apabila anda memasukkan wayar ke dalam air masin, anda melengkapkan litar. Arus bergerak secara mendatar melalui air, dari satu wayar ke yang lain. Kerana piring air duduk di atas magnet, ada medan magnet yang bergerak ke atas melalui air. Apabila arus elektrik bergerak melalui medan magnet, daya Lorentz menyebabkan air berputar.
- Sekiranya anda menghidupkan bateri, anda boleh membalikkan arah arus, dan air akan berputar ke arah yang berlawanan.
- Anda berurusan dengan air dan elektrik, jadi berhati-hatilah semasa melakukan eksperimen ini.
