ในปี ค.ศ. 1821 ไมเคิล ฟาราเดย์ได้สร้างมอเตอร์โฮโมโพลาร์อย่างง่ายโดยใช้แบตเตอรี่ แม่เหล็ก และลวด ซึ่งปูทางไปสู่มอเตอร์ไฟฟ้าสมัยใหม่ ด้วยวัสดุชนิดเดียวกัน คุณสามารถสร้างโฮโมโพลาร์มอเตอร์ของคุณเอง และลองทำการทดลองเพื่อดูฟิสิกส์ในที่ทำงาน!
ขั้นตอน
วิธีที่ 1 จาก 3: การสร้างมอเตอร์โฮโมโพลาร์อย่างง่าย
ขั้นตอนที่ 1 รวบรวมวัสดุของคุณ
คุณไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือพิเศษใดๆ เพื่อสร้างมอเตอร์แบบโฮโมโพลาร์ สิ่งที่คุณต้องมีคือแบตเตอรี่ ความยาวของลวดทองแดง และแม่เหล็กนีโอไดเมียม
- คุณสามารถใช้แบตเตอรี่อัลคาไลน์ชนิดใดก็ได้ แต่แบตเตอรี่ขนาดใหญ่กว่า เช่น C-cell จะถือได้ง่ายกว่า
- รับลวดทองแดงสองสามนิ้ว คุณสามารถใช้ลวดเปล่าหรือลวดฉนวน หากคุณเลือกใช้ลวดหุ้มฉนวน ให้ดึงฉนวนบางส่วนออกที่ปลายแต่ละด้าน คุณสามารถหาลวดทองแดงออนไลน์หรือที่ร้านฮาร์ดแวร์ส่วนใหญ่
- แม่เหล็กนีโอไดเมียมใดๆ ควรทำเพื่อการทดลองนี้ แต่ให้มองหาอันที่มีการชุบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า คุณสามารถซื้อแม่เหล็กนีโอไดเมียมชุบนิกเกิลขนาดต่างๆ ได้ทางออนไลน์
- คุณจะต้องใช้สกรู drywall หนึ่งตัว สกรูจะช่วยให้คุณเห็นการทำงานของมอเตอร์ เมื่อคุณสร้างมอเตอร์สำเร็จแล้ว สกรูจะหมุน
ขั้นตอนที่ 2. ใส่แม่เหล็กบนสกรู
นำแม่เหล็กนีโอไดเมียมมาติดที่หัวสกรู drywall
ขั้นตอนที่ 3 ขันสกรูเข้ากับปลายด้านหนึ่งของแบตเตอรี่
คุณสามารถใส่ปลายสกรูที่ด้านใดด้านหนึ่งของแบตเตอรี่ ด้านที่คุณเลือกจะเป็นตัวกำหนดทิศทางที่มอเตอร์ของคุณจะหมุน
จุดสัมผัสเพียงจุดเดียวระหว่างปลายสกรูและแบตเตอรี่ทำหน้าที่เป็นตลับลูกปืนแรงเสียดทานต่ำ แม่เหล็กที่หนักกว่าจะลดปริมาณแรงเสียดทานระหว่างสองจุดนี้
ขั้นตอนที่ 4. วางลวดทองแดงบนแบตเตอรี่
นำลวดทองแดงของคุณไปไว้กับปลายอีกด้านของแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น หากคุณใส่สกรูที่ปลายปุ่มของแบตเตอรี่ ให้จับลวดทองแดงที่ปลายเรียบ
ขั้นตอนที่ 5. ทำมอเตอร์ให้สมบูรณ์
ค่อยๆ วางปลายลวดทองแดงที่ว่างไว้ด้านข้างของแม่เหล็ก แม่เหล็กและสกรูควรเริ่มหมุน
- เมื่อคุณวางลวดทองแดงไว้ที่ด้านข้างของแม่เหล็ก แสดงว่าคุณต่อวงจรระหว่างขั้วแบตเตอรี่จนเสร็จสมบูรณ์ กระแสไฟไหลจากปลายด้านหนึ่งของแบตเตอรี่ ลงสกรู และเข้าไปในแม่เหล็ก โดยการแตะลวดที่ด้านข้างของแม่เหล็ก คุณจะปล่อยให้กระแสไหลผ่านลวดไปเรื่อยๆ และเข้าสู่ปลายอีกด้านของแบตเตอรี่
- มอเตอร์โฮโมโพลาร์สามารถหมุนได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่จำเป็นต้องกลับทิศทางของกระแส
- สกรูใช้เวลาไม่นานในการเริ่มหมุนด้วยความเร็วสูง ทั้งสกรูและแม่เหล็กสามารถหลุดออกจากแบตเตอรี่ได้อย่างง่ายดาย ใช้ความระมัดระวังเมื่อทำงานกับแม่เหล็กและไฟฟ้า
- เป็นไปได้ที่ลวดจะร้อนขึ้นเมื่อทำการทดลองนี้ อย่ายึดลวดไว้กับแม่เหล็กเป็นเวลานาน
วิธีที่ 2 จาก 3: การสร้างมอเตอร์ Homopolar อิสระ
ขั้นตอนที่ 1. รวบรวมเสบียงของคุณ
คุณต้องการเพียงไม่กี่อย่างเท่านั้นเพื่อสร้างมอเตอร์โฮโมโพลาร์อิสระ คุณควรจะสามารถค้นหาทุกสิ่งที่คุณต้องการทางออนไลน์หรือที่ร้านฮาร์ดแวร์ในพื้นที่ของคุณ
- คุณจะต้องใช้วัสดุต่อไปนี้เพื่อสร้างมอเตอร์ของคุณ: แบตเตอรี่ AA 1 ก้อน, แม่เหล็กนีโอไดเมียม 2-3 ตัว และลวดทองแดงหลายนิ้ว
- คุณอาจต้องใช้คีมตัดลวดหรือคีมคู่หนึ่งเพื่อช่วยในการทำงานกับลวดทองแดง
ขั้นตอนที่ 2 วางแบตเตอรี่ไว้บนแม่เหล็ก
วางแม่เหล็กของคุณเข้าด้วยกันเพื่อสร้างขาตั้ง วางด้านแบนหรือด้านลบของแบตเตอรี่ไว้ด้านบนของแม่เหล็ก
ขั้นตอนที่ 3 ดัดลวดทองแดงของคุณ
ใช้ลวดทองแดงหลายนิ้วแล้วงอเพื่อให้ปลายด้านหนึ่งสัมผัสกับแม่เหล็ก และปลายด้านหนึ่งสัมผัสกับด้านบวกของแบตเตอรี่
- คุณสามารถดัดลวดทองแดงให้เป็นรูปทรงต่างๆ ซึ่งจะหมุนเมื่อใส่แบตเตอรี่ รูปทรงสมมาตรทำงานได้ดีที่สุด เพื่อไม่ให้เส้นลวดขาดความสมดุล
- ลองดัดลวดให้เป็นรูปหัวใจ เมื่อคุณสร้างรูปหัวใจ ให้งอปลายลวดทองแดงแต่ละด้านเพื่อให้พอดีกับแม่เหล็ก การเยื้องที่ด้านบนของหัวใจจะเป็นจุดเชื่อมต่อกับปลายขั้วบวกของแบตเตอรี่
ขั้นตอนที่ 4. วางสายไฟไว้เหนือมอเตอร์
นำลวดของคุณไปวางไว้บนแบตเตอรี่ ตราบใดที่คุณมีส่วนของเส้นลวดที่สัมผัสกับด้านข้างของแม่เหล็ก และส่วนของเส้นลวดที่สัมผัสกับด้านบวกของแบตเตอรี่ ลวดของคุณควรหมุน
- กระแสในมอเตอร์โฮโมโพลาร์นี้จะไหลต่อหน้าสนามแม่เหล็ก เมื่อกระแสไหลในสนามแม่เหล็ก มันจะสัมผัสกับแรงลอเรนซ์ แรงลอเรนซ์เป็นสาเหตุให้ลวดหมุนรอบแบตเตอรี่
- ลวดเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ที่จุดสามจุด จุดหนึ่งของเส้นลวดอยู่ที่ขั้วบวก และปลายทั้งสองข้างของเส้นลวดอยู่ใกล้กับแม่เหล็ก บนขั้วลบ กระแสไหลออกจากขั้วบวกและลงทั้งสองด้านของเส้นลวด สนามแม่เหล็กผลักกระแสออกด้านนอกทำให้สายไฟหมุน
วิธีที่ 3 จาก 3: การสร้างระบบขับเคลื่อนด้วยแมกนีโตไฮโดรไดนามิก
ขั้นตอนที่ 1. รวบรวมเสบียงของคุณ
คุณสามารถใช้มอเตอร์โฮโมโพลาร์เพื่อสาธิตการขับเคลื่อนด้วยแมกนีโตไฮโดรไดนามิก (MHD) การขับเคลื่อน MHD เป็นวิธีการใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อดันบางสิ่งบางอย่างผ่านน้ำ คุณจะต้องมีสิ่งต่อไปนี้สำหรับการทดสอบนี้:
- แบตเตอรี่ซีเซลล์ 1 ก้อน
- 1 แม่เหล็กนีโอไดเมียมที่แข็งแกร่ง
- ลวดทองแดงหนา 2 ชิ้น
- จานเล็ก
- เกลือและพริกไทย
ขั้นตอนที่ 2. เตรียมน้ำ
เทน้ำประมาณ.25 ถึง.5 นิ้ว (0.6 ถึง 1.3 ซม.) ลงในจาน อย่าเติมจานจนเต็ม ผัดเกลือและพริกไทยเล็กน้อย แล้ววางจานบนแม่เหล็ก
การเติมเกลือช่วยเพิ่มการนำไฟฟ้าของน้ำ การเพิ่มพริกไทยช่วยให้คุณเห็นแรงขับในที่ทำงาน
ขั้นตอนที่ 3 งอลวด
งอลวดแต่ละเส้นเพื่อที่ว่าเมื่อคุณยึดสายไฟเข้ากับแบตเตอรี่ ปลายอีกด้านจะห่างกันเพียงไม่กี่เซนติเมตร
เมื่อคุณจับลวดทองแดงไว้กับแบตเตอรี่ สายไฟควรจะเป็นรูปตัว "Y" ระวังอย่าให้ปลายลวดสัมผัสกัน
ขั้นตอนที่ 4. ยึดสายไฟเข้ากับแบตเตอรี่
จับลวดหนึ่งเส้นไว้กับด้านบวกของแบตเตอรี่ และอีกข้างหนึ่งชิดกับด้านลบของแบตเตอรี่
ขั้นตอนที่ 5. ติดปลายลวดที่ว่างไว้ในจานน้ำ
วางลวดเส้นหนึ่งไว้ตรงกลางจาน และอีกเส้นหนึ่งชิดด้านข้างของจาน คุณควรเห็นน้ำเริ่มหมุนวนรอบสายไฟเส้นใดเส้นหนึ่ง
- น้ำเคลื่อนตัวเนื่องจากแรงลอเรนซ์ แต่ละเส้นมีกระแสไฟฟ้า เมื่อคุณจุ่มสายไฟลงในน้ำเกลือ แสดงว่าคุณทำวงจรให้สมบูรณ์ กระแสน้ำไหลในแนวนอนจากสายหนึ่งไปยังอีกเส้นหนึ่ง เนื่องจากจานน้ำวางอยู่บนแม่เหล็กจึงมีสนามแม่เหล็กเคลื่อนตัวขึ้นเหนือน้ำ เมื่อกระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็ก แรงลอเรนซ์จะทำให้น้ำหมุน
- หากคุณหมุนแบตเตอรี่ไปรอบๆ คุณสามารถย้อนกลับทิศทางของกระแสน้ำได้ และน้ำจะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม
- คุณกำลังเผชิญกับน้ำและไฟฟ้า ดังนั้นโปรดใช้ความระมัดระวังเมื่อทำการทดลองนี้