El 1821, Michael Faraday va construir un simple motor homopolar mitjançant una bateria, un imant i un cable, que va obrir el camí al modern motor elèctric. Amb els mateixos materials, podeu construir el vostre propi motor homopolar i provar experiments per veure la física treballant.
Passos
Mètode 1 de 3: construcció d’un motor homopolar senzill
Pas 1. Reuneix els teus materials
No necessiteu eines especials per fabricar un motor homopolar. Tot el que necessiteu és una bateria, una longitud de fil de coure i un imant de neodimi.
- Podeu utilitzar qualsevol tipus de bateria alcalina, però una bateria més gran, com ara una cèl·lula C, serà més fàcil de mantenir.
- Aconsegueix uns centímetres de fil de coure. Podeu utilitzar filferro nu o filferro aïllat. Si decidiu utilitzar filferro aïllat, retireu-ne part de l’aïllament a cada extrem. Podeu trobar filferro de coure en línia o a la majoria de ferreteries.
- Qualsevol imant de neodimi hauria de fer el truc per a aquest experiment, però cercar-ne un amb un revestiment conductor. Podeu comprar imants de neodimi niquelats de diferents mides en línia.
- També necessitareu un cargol de panells de guix. El cargol us permetrà veure el motor en acció. Un cop hàgiu construït amb èxit el motor, el cargol girarà.
Pas 2. Poseu l'imant al cargol
Agafeu l'imant de neodimi i fixeu-lo al cap del cargol de panells de guix.
Pas 3. Connecteu el cargol a un extrem de la bateria
Podeu posar la punta del cargol a banda i banda de la bateria. El costat que escolliu determinarà quina direcció girarà el vostre motor.
El punt de contacte únic entre la punta del cargol i la bateria serveix de coixinet de baixa fricció. Un imant més pesat disminuirà la quantitat de fricció entre aquests dos punts
Pas 4. Col·loqueu el cable de coure a la bateria
Agafeu el cable de coure i manteniu-lo a l’altre extrem de la bateria. Per exemple, si col·loqueu el cargol a l'extrem del botó de la bateria, manteniu el fil de coure a l'extrem pla.
Pas 5. Completeu el motor
Col·loqueu suaument l’extrem lliure del fil de coure al costat de l’imant. L’imant i el cargol haurien de començar a girar.
- Quan col·loqueu el cable de coure al costat de l’imant, completeu el circuit entre els terminals de la bateria. El corrent flueix des d’un extrem de la bateria, pel cargol i cap a l’imant. Si toqueu el cable al costat de l’imant, permetreu que el corrent continuï fluint a través del cable i cap a l’altre extrem de la bateria.
- Un motor homopolar és capaç de girar sense necessitat d'invertir la direcció del corrent.
- El cargol no triga a començar a girar a velocitats elevades. Tant el cargol com l’imant podrien volar fàcilment de la bateria. Tingueu precaució quan treballeu amb imants i electricitat.
- És possible que el cable s’escalfi quan es realitza aquest experiment. No subjecteu el cable a l’imant durant períodes prolongats de temps.
Mètode 2 de 3: fabricació d’un motor homopolar independent
Pas 1. Recolliu els vostres subministraments
Només necessiteu algunes coses per fer un motor homopolar independent. Hauríeu de poder trobar tot el que necessiteu en línia o a la vostra ferreteria local.
- Necessiteu els materials següents per fabricar el vostre motor: 1 bateria AA, 2-3 imants de neodimi i diverses polzades de fil de coure.
- És possible que també necessiteu un parell de talladores o alicates per ajudar-vos a treballar el fil de coure.
Pas 2. Col·loqueu la bateria als imants
Apileu els vostres imants per formar un suport. Col·loqueu el costat pla o negatiu de la bateria a sobre dels imants.
Pas 3. Doble el filferro de coure
Agafeu diversos centímetres de fil de coure i doblegueu-lo de manera que un extrem toqui l’imant i un extrem toqui el costat positiu de la bateria.
- Podeu doblegar el cable de coure en diferents formes que giraran quan es col·loqui a la bateria. Les formes simètriques funcionen millor perquè el filat no desequilibri el filferro.
- Proveu de doblegar el cable en forma de cor. Quan formeu la forma del cor, doblegueu els extrems del fil de coure perquè encaixin al voltant de l’imant. La retenció a la part superior del cor serà el punt de connexió amb l’extrem positiu de la bateria.
Pas 4. Col·loqueu el cable sobre el motor
Agafeu el cable i col·loqueu-lo sobre la bateria. Sempre que tingueu una secció de fil que toqui el costat de l’imant i una secció de fil que toqui el costat positiu de la bateria, el fil hauria de girar.
- El corrent d’aquest motor homopolar flueix en presència d’un camp magnètic. Quan un corrent flueix en un camp magnètic, experimentarà una cosa coneguda com la força de Lorentz. La força de Lorentz és la que fa que el filferro giri al voltant de la bateria.
- El cable es connecta a la bateria en tres punts. Un punt del cable es troba al terminal positiu i els dos extrems del cable es troben a prop de l’imant, al terminal negatiu. El corrent surt del terminal positiu i baixa pels dos costats del cable. El camp magnètic empeny el corrent cap a l'exterior i fa girar els cables.
Mètode 3 de 3: construcció d’un sistema de propulsió magnetohidrodinàmic
Pas 1. Recolliu els vostres subministraments
Podeu utilitzar el motor homopolar per demostrar propulsió magnetohidrodinàmica (MHD). La propulsió MHD és un mitjà d’utilitzar corrent elèctric per empènyer alguna cosa a través de l’aigua. Necessiteu el següent per a aquest experiment:
- 1 bateria de cèl·lules C.
- 1 fort imant de neodimi
- 2 trossos de fil de coure gruixut
- Un plat petit
- Sal i pebre
Pas 2. Preparar l'aigua
Aboqueu aproximadament 0,6 a 1,3 cm d’aigua al plat. No ompliu el plat completament. Incorporeu-hi uns rajos de sal i pebre i col·loqueu el plat a l’imant.
L’addició de sal millora la conductivitat de l’aigua. Afegir pebre permet veure la propulsió a la feina
Pas 3. Doble el cable
Doblegueu cada tros de fil perquè, quan subjecteu els cables a la bateria, els extrems oposats estiguin separats només uns centímetres.
Quan subjecteu el fil de coure a la bateria, els cables quasi haurien de tenir una forma “Y”. Aneu amb compte de no deixar que els extrems del filferro es toquin
Pas 4. Mantingueu els cables a la bateria
Mantingueu un cable contra el costat positiu de la bateria i un extrem contra el costat negatiu de la bateria.
Pas 5. Enganxeu els extrems lliures del cable al plat d’aigua
Col·loqueu un cable al centre del plat i l’altre al costat del plat. Hauríeu de veure com l’aigua comença a remolinar-se al voltant d’un dels cables.
- L’aigua es mou a causa de la força de Lorentz. Cada cable porta un corrent elèctric. Quan submergiu els cables a l’aigua salada, completeu el circuit. El corrent es mou horitzontalment per l’aigua, d’un fil a l’altre. Com que el plat d’aigua està assegut sobre un imant, hi ha un camp magnètic que es mou cap amunt a través de l’aigua. Quan el corrent elèctric es mou pel camp magnètic, la força de Lorentz fa que l’aigua giri.
- Si gireu la bateria, podeu invertir la direcció del corrent i l’aigua girarà en sentit contrari.
- Teniu a veure amb l'aigua i l'electricitat, així que tingueu precaució a l'hora de realitzar aquest experiment.
