في عام 1821 ، بنى مايكل فاراداي محركًا بسيطًا أحادي القطب باستخدام بطارية ومغناطيس وسلك ، مما مهد الطريق للمحرك الكهربائي الحديث. باستخدام نفس المواد ، يمكنك بناء محرك أحادي القطب الخاص بك وتجربة بعض التجارب لمشاهدة الفيزياء أثناء العمل!
خطوات
طريقة 1 من 3: بناء محرك بسيط أحادي القطب
الخطوة 1. اجمع المواد الخاصة بك
لا تحتاج إلى أي أدوات خاصة لصنع محرك أحادي القطب. كل ما تحتاجه هو بطارية وطول من الأسلاك النحاسية ومغناطيس نيوديميوم.
- يمكنك استخدام أي نوع من البطاريات القلوية ، لكن البطارية الأكبر حجمًا ، مثل الخلية C ، سيكون من الأسهل حملها.
- احصل على بضع بوصات من الأسلاك النحاسية. يمكنك استخدام الأسلاك العارية أو الأسلاك المعزولة. إذا اخترت استخدام سلك معزول ، فقم بإزالة بعض العزل عند كل طرف. يمكنك العثور على الأسلاك النحاسية عبر الإنترنت أو في معظم متاجر الأجهزة.
- يجب أن يؤدي أي مغناطيس نيوديميوم الحيلة لهذه التجربة ، ولكن ابحث عن مغناطيس ذي طلاء موصل. يمكنك شراء مغناطيس نيوديميوم مطلي بالنيكل بأحجام مختلفة عبر الإنترنت.
- ستحتاج أيضًا إلى برغي دريوال واحد. سيسمح لك المسمار برؤية المحرك وهو يعمل. بمجرد الانتهاء من بناء المحرك بنجاح ، سوف يدور المسمار.
الخطوة 2. ضع المغناطيس على المسمار
خذ مغناطيس النيوديميوم وأرفقه برأس برغي الحوائط الجافة.
الخطوة الثالثة. قم بتوصيل المسمار بأحد طرفي البطارية
يمكنك وضع طرف المسمار على جانبي البطارية. سيحدد الجانب الذي تختاره الاتجاه الذي سيدور فيه محرك سيارتك.
تعمل نقطة الاتصال الفردية بين طرف المسمار والبطارية كمحمل منخفض الاحتكاك. سيقلل المغناطيس الأثقل مقدار الاحتكاك بين هاتين النقطتين
الخطوة 4. ضع السلك النحاسي على البطارية
خذ السلك النحاسي وأمسكه بالطرف الآخر للبطارية. على سبيل المثال ، إذا قمت بوضع المسمار الخاص بك على طرف زر البطارية ، فامسك السلك النحاسي بالطرف المسطح.
الخطوة 5. أكمل المحرك
ضع الطرف الحر للسلك النحاسي برفق على جانب المغناطيس. يجب أن يبدأ المغناطيس والمسمار بالدوران.
- عندما تضع السلك النحاسي على جانب المغناطيس ، فإنك تكمل الدائرة بين أطراف البطارية. يتدفق التيار من أحد طرفي البطارية ، أسفل البرغي ، ثم إلى المغناطيس. عن طريق لمس السلك إلى جانب المغناطيس ، فإنك تسمح للتيار بالاستمرار في التدفق عبر السلك ، وإلى الطرف الآخر من البطارية.
- المحرك أحادي القطب قادر على الدوران المستمر دون الحاجة إلى عكس اتجاه التيار.
- لا يستغرق المسمار وقتًا طويلاً لبدء الدوران بسرعات عالية. يمكن أن يطير كل من المسمار والمغناطيس بسهولة من البطارية. توخى الحذر عند العمل بالمغناطيس والكهرباء.
- من الممكن أن يسخن السلك عند إجراء هذه التجربة. لا تمسك السلك بالمغناطيس لفترات طويلة من الزمن.
طريقة 2 من 3: صنع محرك أحادي القطب قائم بذاته
الخطوة 1. اجمع المستلزمات الخاصة بك
ما عليك سوى عدد قليل من الأشياء لصنع محرك أحادي القطب قائم بذاته. يجب أن تكون قادرًا على العثور على كل ما تحتاجه عبر الإنترنت ، أو في متجر الأجهزة المحلي.
- ستحتاج إلى المواد التالية لصنع محرك سيارتك: 1 بطارية AA ، 2-3 مغناطيس نيوديميوم ، وعدة بوصات من الأسلاك النحاسية.
- قد تحتاج أيضًا إلى قاطع أسلاك أو كماشة لمساعدتك في عمل الأسلاك النحاسية.
الخطوة 2. ضع البطارية على المغناطيس
كدس مغناطيساتك معًا لعمل حامل. ضع الجانب المسطح أو السالب للبطارية فوق المغناطيس.
الخطوة 3. ثني الأسلاك النحاسية
خذ عدة بوصات من الأسلاك النحاسية وثنيها بحيث تلامس إحدى طرفي المغناطيس ، ويلامس أحد الطرفين الجانب الإيجابي للبطارية.
- يمكنك ثني الأسلاك النحاسية بأشكال مختلفة تدور عند وضعها على البطارية. تعمل الأشكال المتماثلة بشكل أفضل ، بحيث لا يؤدي الدوران إلى إعاقة السلك عن التوازن.
- حاول ثني السلك على شكل قلب. عندما تقوم بتشكيل شكل القلب ، قم بثني كل طرف من طرفي الأسلاك النحاسية بحيث يتلاءم مع المغناطيس. ستكون المسافة البادئة الموجودة أعلى القلب هي نقطة الاتصال بالطرف الموجب للبطارية.
الخطوة 4. ضع السلك فوق المحرك
خذ السلك وضعه فوق البطارية. يجب أن يدور السلك طالما كان لديك جزء من الأسلاك يلامس جانب المغناطيس وقسم من السلك يلامس الجانب الإيجابي للبطارية.
- يتدفق التيار في هذا المحرك أحادي القطب في وجود مجال مغناطيسي. عندما يتدفق تيار في مجال مغناطيسي ، فإنه سيختبر شيئًا يعرف باسم قوة لورنتز. قوة لورنتز هي التي تجعل السلك يدور حول البطارية.
- السلك يتصل بالبطارية بثلاث نقاط. توجد نقطة واحدة من السلك على الطرف الموجب ، ويكون طرفا السلك بالقرب من المغناطيس ، على الطرف السالب. يتدفق التيار من الطرف الموجب إلى أسفل جانبي السلك. يدفع المجال المغناطيسي التيار إلى الخارج ، مما يتسبب في تدوير الأسلاك.
طريقة 3 من 3: بناء نظام دفع مغناطيسي هيدروديناميكي
الخطوة 1. اجمع المستلزمات الخاصة بك
يمكنك استخدام محرك أحادي القطب لإظهار الدفع المغنطيسي الهيدروديناميكي (MHD). دفع MHD هو وسيلة لاستخدام التيار الكهربائي لدفع شيء ما عبر الماء. ستحتاج إلى ما يلي لهذه التجربة:
- 1 بطارية خلية سي
- 1 مغناطيس نيوديميوم قوي
- 2 قطعة من الأسلاك النحاسية السميكة
- طبق صغير
- ملح وفلفل
الخطوة 2. تحضير الماء
صب حوالي 0.6 إلى 1.3 سم من الماء في الطبق. لا تملأ الطبق بالكامل. أضيفي القليل من الملح والفلفل وضع الطبق على المغناطيس.
إضافة الملح يحسن توصيل الماء. تسمح لك إضافة الفلفل برؤية الدفع أثناء العمل
الخطوة 3. ثني السلك
قم بثني كل قطعة من الأسلاك بحيث عندما تمسك الأسلاك بالبطارية ، تكون الأطراف المتقابلة على بعد بضعة سنتيمترات فقط.
عندما تمسك السلك النحاسي بالبطارية ، يجب أن تتخذ الأسلاك شكل "Y" تقريبًا. احرص على عدم ترك أطراف السلك تلمس بعضها البعض
الخطوة 4. أمسك الأسلاك بالبطارية
أمسك سلكًا واحدًا مقابل الجانب الإيجابي للبطارية وطرفًا مقابل الجانب السلبي للبطارية.
الخطوة 5. قم بلصق الأطراف الحرة للسلك في طبق الماء
ضع سلكًا في وسط الطبق والآخر على جانب الطبق. يجب أن ترى الماء يبدأ في الدوران حول أحد الأسلاك.
- يتحرك الماء بسبب قوة لورنتز. كل سلك يحمل تيارًا كهربائيًا. عندما تغمس الأسلاك في الماء المالح ، تكمل الدائرة. يتحرك التيار أفقياً عبر الماء ، من سلك إلى آخر. لأن طبق الماء يجلس على مغناطيس ، هناك مجال مغناطيسي يتحرك لأعلى عبر الماء. عندما يتحرك التيار الكهربائي عبر المجال المغناطيسي ، تتسبب قوة لورنتز في دوران الماء.
- إذا قلبت البطارية ، يمكنك عكس اتجاه التيار ، وسوف يدور الماء في الاتجاه المعاكس.
- أنت تتعامل مع الماء والكهرباء ، لذا توخ الحذر عند إجراء هذه التجربة.
