Wie man den einfachsten Elektromotor, Das Böse Mad Scientist Laboratories machen
Sie haben einen Schnellbauschraube, eine 1,5-V-Alkali-Zelle, sechs Zoll aus blankem Kupferdraht, einen kleinen Neodym Scheibenmagneten, und keine weiteren Werkzeuge oder Zubehör. Sie haben 30 Sekunden, um einen Elektromotor über Lauf von zehntausend RPM zu machen. Kannst du es machen? Erstaunlicherweise möglich.
Lassen Sie uns einen Schritt zurück. Die häufigste Art von Elektromotor ist der bürstenbehafteten Gleichstromelektromotor. Dies ist die Art, die Sie in im Wesentlichen alles finden, was sich bewegt (oder schüttelt) und läuft auf Batterien. Diese Art von Motor zieht einen Elektromagneten gegenüber einem Permanentmagneten. Wenn die zwei nah genug sind, wird die Polarität des Stroms durch den Elektromagneten umgekehrt wird, so dass es nun, den Permanentmagneten abstößt und somit dreht sich weiter. Es ist ganz einfach ein Arbeitsmodell zu bauen; Christian baute dieses Beispiel für sein Wissenschaftsprojekt der dritten Klasse.
Ein einfacher dennoch Motor (manchmal als die als die „weltweit einfachste Motor„verkauft verkauft) schaltet nur den Strom für die Hälfte des Zyklus ab, den Drehimpuls des Spinnmotoranker lassen tragen es durch. In Make Magazine Volume 1. die Howtoons Comic zeigt, wie einen Elektromotor machen, die auf diese Weise funktioniert.
Nichts davon ist wirklich der einfachste Motor. Die wahre Champion ist der homöopolaren Motor.
Bereit, einen zu bauen? Lass uns anfangen:
Die Bestandteile (L-R): Eine ferromagnetische Schraube, eine Batteriezelle, ein paar Zoll von Kupferdraht, und ein Neodym Scheibe magnet.I eine Trockenbau verwendet Schraube sowohl weil sie einen flachen Kopf haben, und weil es einfach zu sagen, wenn es dreht. Sie können stattdessen einen Nagel verwenden. Die Batterie muss nicht eine bestimmte Art sein; eine alkalische C-Zelle funktioniert gut und ist einfach zu halten. So gut wie wird jeder Kupferdraht für diese Anwendung gut funktionieren. Früher habe ich einige Drähte mit teilweise ausgezogen (und teilweise gestreift) roter Isolierung, die einfach in den Fotos zu sehen. Blankes Kupfer wird genauso gut funktionieren.
Der Magnet kam von einem LED-Throwie mit einer toten Batterie. Die besten Magneten für diesen Job sind Neodym-Scheibenmagnete mit einer leitfähigen Beschichtung. Sie können sie von Kunststoff-Spielzeug zu bekommen oder sie aus einer Reihe von Magneten Rabatt und Überschuss Geschäften kaufen.
Stellen Sie die Schraube auf dem Magneten, biegen Sie den Draht.
(Hinweis an dem Physik-Aussenseiter. Je schwerer Ihren Magnet und Schraubensystem ist, desto geringer ist die Reibung wird, bis zu dem Punkt, daß der Magnet nicht stark genug ist, um sich jeden zu halten Dies ist, weil die Reibungskraft ist proportional zum Normalkraft. Mit anderen Worten, ein größerer Magnet ist in der Regel besser.)
Drücken und halten das obere Ende des Drahtes an das obere Ende der Batterie, um eine elektrische Verbindung von dem oberen Batterie Ende an dem Draht zu machen.
Los gehe ich: leicht berührt das freie Ende des Drahtes an der Seite des Magneten. Der Magnet und Schraube Start Spin sofort. Wir können uns in etwa fünfzehn seconds.Watch bis 10.000 RPM aufstehen aus: Die Schraube und Magnet können leicht außer Kontrolle fliegen, und Sie wollen nicht, dass die Schraube im Auge zu enden. Beachten Sie auch, dass einige der Komponenten, wie der Draht, kann sehr warm werden, während Sie dies tun. Schutzbrille trägt und mit gesundem Menschenverstand!
Kurzfilm (25 s): Spinnen auf den Motor (unten eingebettet, oder klicken Sie sich durch YouTube)
Wenn Sie den Draht an der Seite des Magneten berühren, Sie einen elektrischen Stromkreis schließen. Fließt Strom aus der Batterie, die Schraube nach unten, seitlich durch die Magneten auf den Draht, und durch den Draht mit dem anderen Ende der Batterie. Das magnetische Feld von dem Magneten ist durch seine ebenen Flächen ausgerichtet ist, so ist es für die Magneten der Symmetrieachse parallel. Elektrischer Strom fließt durch die Magneten (im Durchschnitt) in die Richtung von der Mitte des Magneten an den Rand, so fließt es in der radialen Richtung, die senkrecht zu der Symmetrieachse des Magneten. Wenn Sie Physik an einem gewissen Punkt nehmen, ist es möglich, dass Sie den Effekt erinnern werden, dass ein magnetisches Feld auf bewegte elektrische Ladungen hat: sie erleben eine Kraft, die senkrecht sowohl zu ihrer Bewegungsrichtung und das Magnetfeld. Da das Feld entlang der Symmetrieachse des Magneten ist und die Ladungen werden sie radial nach außen von dieser Achse bewegt wird, ist die Kraft in tangentialer Richtung, und so beginnt der Magnet zu spinnen. Ordentlich! Für eine etwas gründlichere Erklärung, haben einen Blick auf das Ende dieses Artikels. was etwa eine magnetohydro homöopolare Motors.
Schlussbemerkung: Wie messen wir die Drehzahl des Motors?
Sie können einen optischen Tachometer für $ 20 oder weniger, die für die Verwendung mit Modellflugzeugen erhalten. Ich habe Modell LXPT31 von Tower Hobbies. die erwarten ein Flugzeug propellor mit zwei Klingen zu sehen. Ich habe zwei breite schwarze Streifen an den Magneten mit einem Sharpie, die der Tachometer erlauben, die Drehzahl des Motors zu lesen. Zeigen des Tachometers an dem Magneten und den Motor Spinnen, waren wir eine Geschwindigkeit über 10.000 RPM Uhr kann nach etwa 15 Sekunden hochgefahren. Spiffy.