Een homopolaire motor is een eenvoudige elektromotor met twee magnetische polen. Ze werden voor het eerst uitgevonden in de jaren 1800 en hebben tegenwoordig geen significante praktische toepassing, maar kunnen nuttig zijn voor de demonstratie of het begrip van hoe elektrische stromen en motoren werken. Het bouwen van je eigen homopolaire motor is leuk en gemakkelijk, maar vereist wel voorzichtigheid. Gebruik nooit magneten die meer dan een ons wegen; hierdoor loopt u het risico dat u uw hand bekneld raakt of dat de batterij kapot gaat. De homopolaire motor biedt onbeperkte mogelijkheden voor creativiteit - bijna elke symmetrische koperdraadvorm die u zich kunt voorstellen, kan worden aangepast als een homopolair motorontwerp.
Stappen
Methode 1 van 3: Een basis homopolaire motor maken
Stap 1. Bereid de materialen voor de motor voor
U hebt een neodymium-magneet, een houtschroef, een spoel van dun-gemeten (1,3 millimeter/16 gauge) koperdraad, draadknippers, een punttang en een AA-batterij nodig. Zorg ervoor dat u draad gebruikt die ongecoat, niet-magnetisch en enigszins buigzaam is. Gecoate koperdraad is over het algemeen gemaakt van meerdere dunne koperfilamenten die tot een touwachtige draad zijn geweven. Dit type draad is te zwak om een buigzame vorm te behouden, een kwaliteit die je later wilt hebben.
De magneet moet een afgeplatte cilinder zijn met een diameter die niet groter is dan ongeveer een centimeter. Zorg ervoor dat kleine kinderen niet met de magneet spelen. Plaats het ook niet op of in de buurt van elektronische apparatuur, waaronder tablets, telefoons of mp3-spelers
Stap 2. Plaats de kop van de schroef op de magneet
Met andere woorden, de punt van de schroef moet recht omhoog uit de magneet steken, waarvan de platte kop aan de magneet is bevestigd. De kop van de schroef moet perfect gecentreerd zijn op de magneet, met een gelijke hoeveelheid ruimte langs de gehele omtrek tussen de rand van de magneet en de rand van de kop van de schroef.
Als u de positie van de schroef op de magneet wilt aanpassen, moet u deze kunnen verschuiven. Als je om de een of andere reden een andere schroef wilt gebruiken (of plotseling beseft dat je een afbeelding met de schroef moet ophangen), probeer hem dan van de magneet af te duwen in plaats van hem er recht uit te trekken
Stap 3. Houd het positieve uiteinde van de AA-batterij (die met de divot uitsteekt) net boven de scherpe punt van de schroef
Knijp de batterij tussen uw duim en middelvinger. Laat de batterij op de schroef zakken zodat de punt van de schroef ongeveer het midden van de positieve pool van de batterij raakt. De batterij moet zich nu in een verticale lijn boven de schroef bevinden, die zich boven de batterij zou moeten bevinden.
Stap 4. Voltooi het circuit
Breng met uw vrije hand het ene uiteinde van de koperdraad naar de negatieve pool (het platte uiteinde) van de batterij. Knijp de draad op zijn plaats bovenop de negatieve pool met uw wijsvinger. Breng het andere uiteinde van de koperdraad naar de batterij en maak er contact mee. De spijker en de magneet moeten ronddraaien.
- U hoort mogelijk een laag gezoem of gezoem wanneer het circuit is voltooid.
- Als hij niet ronddraait, probeer dan de polariteit van de magneet om te draaien door de schroef te verwijderen, de magneet om te draaien en vervolgens de schroef weer vast te maken.
Methode 2 van 3: Een handsfree homopolaire motor maken
Stap 1. Plaats de neodymiummagneet op het platte uiteinde van de batterij
Een neodymium magneet is een zeldzame-aarde magneet gemaakt van neodymium en is extreem sterk. Breng uw magneet voorzichtig aan op de onderkant van de batterij. Plaats de batterij/magneeteenheid op een vlakke ondergrond.
Stap 2. Buig je draad in een hartvorm
Meet de volledige hoogte van de batterij/magneetconstructie. Haal een hartvormig sjabloon uit een kleurboek of print er een vanaf je computer. Leg de sjabloon op een vlakke ondergrond. Zoek het midden van je koperdraad en plaats het over het punt van waaruit de scherpe hoek van je hartsjabloon uitstraalt. Vanaf daar moet de draad omhoog en weg van het centrale punt buigen voordat hij terug naar de basis van de batterij duikt.
Stap 3. Gebruik de afmetingen van de batterij/magneet om de vorm aan te passen
Zorg ervoor dat het centrale punt van het draadhart op de positieve pool komt te zitten en dat de onderkant om de magneet sluit. De twee uiteinden van de draad moeten aan weerszijden om de batterij sluiten en een gesloten lus vormen. De draad moet de zijkanten van de batterij raken zonder deze zo strak te knijpen dat beweging van de draad rond de batterij beperkt of onmogelijk is wanneer deze begint te draaien.
Stap 4. Maak kleine aanpassingen aan de hartvormige draad die je hebt gemaakt
Om de vorm van de draad te verfijnen, kan het nodig zijn om de draad herhaaldelijk op de batterij/magneet te plaatsen, te controleren op symmetrie en balans, en de lus die wordt gevormd door de twee "armen" van het hart die rond de basis samenkomen, te verbreden of aan te spannen. Zorg ervoor dat de lus rond de magneet niet in contact komt met de tafel; als dat zo is, zal het wrijving veroorzaken die de snelheid en werkzaamheid van uw homopolaire motor belemmert.
Stap 5. Start de motor
Zodra uw draadvorm klaar is, kunt u deze op de positieve pool van de batterij plaatsen. Kijk hoe de draadvorm rond en rond draait. Als je een relatie hebt, functioneert dit homopolaire motorontwerp als een gemakkelijk doe-het-zelf romantisch cadeau.
Methode 3 van 3: Een ballerina homopolaire motor maken
Stap 1. Begin met het maken van een lus die om de magneet past
Net als de hartvormige koperdraad, maakt deze homopolaire motor gebruik van een eenvoudige AA-batterij bovenop een neodymiummagneet in een verticale positie met de positieve pool boven de negatieve pool. Wikkel wat koperdraad om de magneet. Je hoeft niet de hele lus de basis te laten raken; een ovulaire lus die de batterij op slechts twee punten raakt, is net zo acceptabel als een cirkelvormige lus die de hele magneet grijpt.
Stap 2. Draai de draad omhoog tot een semi-kurkentrekker
Zodra de lus rond de basis is voltooid, buigt u de draad omhoog en weg van de lus rond de magneet. De diameter van de kurkentrekker moet slechts enkele millimeters groter zijn dan die van de batterij. Stop de kurkentrekker ongeveer halverwege de lengte van de batterij.
Stap 3. Verander de richting van de draad in een perfect verticale lijn
Op een punt ongeveer drie millimeter boven het hoogste punt van de batterij, drukt u de draad in een hoek van negentig graden naar binnen in de richting van het midden van de positieve pool. Zodra de draad zich over de centrale divot van de positieve pool bevindt, buigt u deze naar beneden zodat deze de divot raakt, en racet dan terug omhoog en weg van de divot in een haarspeldbocht.
Stap 4. Maak een kleine danseres
Buig het koperdraad in plaats van een hartvorm in de vorm van een ballerina, met gestrekte armen. Begin met het draaien van de draad, die nu recht naar boven wijst, in een bocht van negentig graden, ongeveer anderhalve centimeter boven de positieve pool van de batterij. Trek de draad ongeveer een centimeter over deze lengte in een haarspeldbocht en kantel hem terug in de richting van de bocht van negentig graden die u zojuist hebt gemaakt.
Stap 5. Draai de draad in een hoek van negentig graden omhoog en trek de draad in een ongeveer ronde vorm ter grootte van een nikkel
Dit wordt het hoofd van de danser. Eenmaal aan de andere kant van de "nek" van de danser, breng je de draad terug naar de andere kant van de danser, waarbij je de buigingen die je zojuist hebt gemaakt, weerspiegelt. Je zou moeten eindigen met een "T" -vorm met een cirkel boven de centrale kruising. Je kunt echter niet eindigen waar je begon (door de centrale groef op de positieve pool van de batterij aan te raken), en dus moet je de draad knippen op een punt ongeveer een halve centimeter boven de positieve pool van de batterij.
Het kan helpen om een sjabloon of omtrek te gebruiken die u van internet hebt getekend of afgedrukt bij het vormen van de draad in de ballerina-vorm. U kunt de omtrek of het sjabloon van de ballerina afdrukken en vervolgens de draad erover leggen en langs de omtrek buigen om de gewenste vorm te krijgen
Video - Door deze service te gebruiken, kan bepaalde informatie worden gedeeld met YouTube
Tips
- De danseres kan een lastige vorm zijn omdat deze minder symmetrisch is dan de hartvorm.
- Als je problemen hebt met het starten van de homopolaire motor, geef hem dan een lichte duw of draai hem om zijn verticale as om hem te starten.
- Als je problemen hebt met het balanceren van de draad op de batterij, pas hem dan een beetje aan zodat hij meer symmetrisch wordt.
- U kunt elke gewenste symmetrische vorm gebruiken bij het buigen van de koperdraad. De symmetrische vorm moet in staat zijn om de positieve pool van de batterij te raken en om de magneet zelf aan de basis van de batterij/magneetconstructie te lussen. Je zou een hart, een rechthoek of een vlindervorm kunnen gebruiken.
Waarschuwingen
- Koppel de koperdraad naar de magneten en de batterij los als de motor niet draait, zodat u niet het risico loopt de batterij te verbranden.
- Gebruik geen lithium- of oplaadbare batterijen en laat ze niet onbeheerd achter.
- Gebruik nooit magneten met een gewicht van meer dan 1 ounce; hierdoor loopt u het risico dat u uw hand bekneld raakt of de batterij bekneld raakt.
- Wees voorzichtig. De homopolaire motor kan veel energie afgeven in de vorm van warmte. Laat het niet te lang draaien, anders verbrandt je hand.
- Laat kinderen nooit de magneten aanraken die u in het experiment gebruikt.
