المحرك أحادي القطب هو محرك كهربائي بسيط بقطبين مغناطيسيين. تم اختراعها لأول مرة في القرن التاسع عشر وليس لها تطبيقات عملية كبيرة اليوم ، ولكنها يمكن أن تكون مفيدة لعرض أو فهم كيفية عمل التيارات الكهربائية والمحركات. يعد بناء محرك أحادي القطب الخاص بك أمرًا ممتعًا وسهلاً ، ولكنه يتطلب الحذر. لا تستخدم أبدًا أي مغناطيس يزيد وزنه عن أونصة واحدة ؛ يؤدي القيام بذلك إلى تعريضك لخطر الضغط على يدك أو سحق البطارية. يوفر المحرك أحادي القطب فرصًا لا حدود لها للإبداع - يمكن تكييف أي شكل متماثل من الأسلاك النحاسية تقريبًا كتصميم محرك أحادي القطب.
خطوات
طريقة 1 من 3: صنع محرك أساسي أحادي القطب
الخطوة 1. تحضير المواد للمحرك
ستحتاج إلى مغناطيس نيوديميوم ، ومسمار خشبي ، وبكرة من الأسلاك النحاسية ذات المقاييس الرقيقة (1.3 ملم / 16 مقياس) ، وقواطع الأسلاك ، وكماشة أنف الإبرة ، وبطارية AA. تأكد من استخدام سلك غير مطلي وغير مغناطيسي ومرن إلى حد ما. يتكون الأسلاك النحاسية المطلية عمومًا من عدة خيوط نحاسية رفيعة منسوجة في سلك يشبه الحبل. هذا النوع من الأسلاك أضعف من أن يحافظ على شكل قابل للانحناء ، وهي جودة سترغب في الحصول عليها لاحقًا.
يجب أن يكون المغناطيس عبارة عن أسطوانة مسطحة لا يزيد قطرها عن سنتيمتر واحد. احرص على عدم السماح للأطفال الصغار باللعب بالمغناطيس. أيضًا ، لا تضعه على الأجهزة الإلكترونية أو بالقرب منها ، بما في ذلك الأجهزة اللوحية أو الهواتف أو مشغلات MP3
الخطوة 2. ضع رأس المسمار على المغناطيس
بمعنى آخر ، يجب أن تكون نقطة البرغي ملتصقة بشكل مستقيم من المغناطيس ، حيث يتم لصق رأسه المسطح بالمغناطيس. يجب أن يكون رأس المسمار متمركزًا بشكل مثالي على المغناطيس ، مع وجود مساحة متساوية على طول المحيط بالكامل بين حافة المغناطيس وحافة رأس المسمار.
إذا كنت تريد ضبط موضع المسمار على المغناطيس ، فيجب أن تكون قادرًا على تحريكه حوله. إذا كنت تريد استخدام برغي آخر لسبب ما (أو أدركت فجأة أنك بحاجة إلى تعليق صورة بالمسمار) ، فحاول دفعه بعيدًا عن المغناطيس بدلاً من محاولة سحبه للخارج مباشرة
الخطوة 3. أمسك الطرف الموجب لبطارية AA (الذي يمتد الفاصل للخارج) فوق النقطة الحادة للمسمار
اضغط على البطارية بين إبهامك وإصبعك الأوسط. اخفض البطارية على المسمار بحيث تلامس نقطة المسمار المركز التقريبي للقطب الموجب للبطارية. يجب أن تكون البطارية الآن فوق البرغي ، الذي يجب أن يكون فوق البطارية ، في خط عمودي.
الخطوة 4. أكمل الدائرة
باستخدام يدك المجانية ، أحضر أحد طرفي السلك النحاسي إلى القطب السالب (الطرف المسطح) للبطارية. اضغط على السلك في مكانه أعلى العمود السالب بإصبعك السبابة. قم بإحضار الطرف الآخر من السلك النحاسي إلى البطارية واتصل بها. يجب أن تدور مجموعة المسمار والمغناطيس.
- قد تسمع طنينًا منخفضًا أو أزيزًا عند اكتمال الدائرة.
- إذا لم يدور ، فحاول عكس قطبية المغناطيس عن طريق إزالة المسمار ، وقلب المغناطيس ، ثم إعادة توصيل المسمار.
طريقة 2 من 3: صنع محرك Homopolar بدون استخدام اليدين
الخطوة 1. ضع مغناطيس النيوديميوم على الطرف المسطح للبطارية
مغناطيس نيوديميوم هو مغناطيس أرضي نادر مصنوع من النيوديميوم وهو قوي للغاية. ضع المغناطيس بعناية على الجزء السفلي من البطارية. ضع مجموعة البطارية / المغناطيس على سطح مستو.
الخطوة 2. ثني السلك على شكل قلب
قم بقياس الارتفاع الكامل لمجموعة البطارية / المغناطيس. احصل على قالب على شكل قلب من كتاب تلوين أو اطبع واحدًا من جهاز الكمبيوتر الخاص بك. ضع القالب على سطح مستو. ابحث عن مركز السلك النحاسي وضعه فوق النقطة التي تشع منها الزاوية الحادة لقالب قلبك. من هناك ، يجب أن ينحني السلك لأعلى وبعيدًا عن النقطة المركزية قبل الانقضاض لأسفل باتجاه قاعدة البطارية.
الخطوة 3. استخدم قياسات مجموعة البطارية / المغناطيس لضبط شكلها
تأكد من أن النقطة المركزية للقلب السلكي ستجلس على القطب الموجب وأن الجزء السفلي سيغلق حول المغناطيس. يجب أن يتم إغلاق طرفي السلك حول البطارية على كلا الجانبين ، لتشكيل حلقة مغلقة. يجب أن يلمس السلك جوانب البطارية دون الضغط عليها بشدة بحيث تكون حركة السلك حول البطارية محدودة أو مستحيلة عندما تبدأ في الدوران.
الخطوة 4. قم بإجراء تعديلات صغيرة على السلك على شكل قلب الذي صنعته
قد يتطلب الضبط الدقيق لشكل السلك جلسات متكررة لوضعه على مجموعة البطارية / المغناطيس ، والتحقق من التناظر والتوازن ، وتوسيع أو شد الحلقة المكونة من "ذراعي" القلب اللتين تلتقيان حول القاعدة. تأكد من أن الحلقة حول المغناطيس لا تتلامس مع المنضدة ؛ إذا حدث ذلك ، فسوف يتسبب ذلك في حدوث احتكاك يعيق سرعة وفعالية محرك أحادي القطب.
الخطوة 5. ابدأ تشغيل المحرك
بمجرد أن يصبح شكل السلك جاهزًا ، يمكنك ضبطه على القطب الموجب للبطارية. مشاهدة شكل السلك يدور مستديرًا ومستديرًا. إذا كنت في علاقة ، فإن تصميم المحرك أحادي القطب هذا يعمل كهدية رومانسية سهلة DIY.
طريقة 3 من 3: صنع محرك Ballerina Homopolar
الخطوة 1. ابدأ بعمل حلقة حول المغناطيس
تمامًا مثل السلك النحاسي على شكل قلب ، يستخدم هذا المحرك أحادي القطب بطارية AA بسيطة تجلس فوق مغناطيس نيوديميوم في وضع رأسي مع قطبها الموجب الموجه فوق القطب السالب. لف بعض الأسلاك النحاسية حول المغناطيس. لا تحتاج إلى جعل الحلقة بأكملها تلمس القاعدة ؛ الحلقة البيضاوية التي تلامس البطارية عند نقطتين فقط مقبولة مثل الحلقة الدائرية التي تمسك بالمغناطيس بالكامل.
الخطوة 2. لف السلك لأعلى في شبه لولب
بمجرد اكتمال الحلقة حول القاعدة ، ثني السلك لأعلى وبعيدًا عن الحلقة حول المغناطيس. يجب أن يكون قطر المفتاح اللولبي أعرض ببضعة ملليمترات فقط من قطر البطارية. أوقف المفتاح اللولبي في منتصف طول البطارية تقريبًا.
الخطوة 3. قم بتغيير اتجاه السلك إلى خط عمودي مثالي
عند نقطة حوالي ثلاثة ملليمترات فوق أعلى نقطة بالبطارية ، اضغط على السلك للداخل بزاوية تسعين درجة باتجاه مركز القطب الموجب. بمجرد أن يكون السلك فوق الحاجز المركزي للقطب الموجب ، قم بثنيه لأسفل بحيث يلامس الفجوة ، ثم يتسابق للخلف بعيدًا عن الفجوة في منعطف الشعر.
الخطوة 4. اصنع راقصة صغيرة
بدلاً من شكل القلب ، ثني السلك النحاسي على شكل راقصة الباليه ، ممدودًا الذراعين. ابدأ بتدوير السلك ، مشيرًا الآن بشكل مستقيم ، في انثناء 90 درجة على ارتفاع بوصة ونصف تقريبًا فوق القطب الموجب للبطارية. حوالي سنتيمتر واحد على طول هذا الطول ، اسحب السلك إلى منعطف الشعر ، وقم بزاوية للخلف نحو 90 درجة التي قمت بإنشائها للتو.
الخطوة 5. قم بزاوية السلك لأعلى بزاوية 90 درجة واسحب السلك إلى شكل دائري تقريبًا بحجم النيكل
سيكون هذا رأس الراقصة. مرة واحدة على الجانب الآخر من "رقبة" الراقص ، اسحب السلك لأسفل مرة أخرى على الجانب الآخر من الراقصة ، عكس الانحناءات التي صنعتها للتو. يجب أن ينتهي بك الأمر مع شكل "T" بدائرة أعلى التقاطع المركزي. لا يمكنك إنهاء المكان الذي بدأت منه (لمس الفاصل المركزي على القطب الموجب للبطارية) ، وبالتالي ستحتاج إلى قص السلك عند نقطة حوالي نصف سنتيمتر فوق القطب الموجب للبطارية.
قد يكون من المفيد استخدام نموذج أو مخطط تفصيلي رسمته أو طباعته من الإنترنت عند تشكيل السلك في شكل راقصة الباليه. يمكنك طباعة مخطط أو قالب راقصة الباليه ، ثم وضع السلك فوقه ، والانحناء على طول المخطط للحصول على الشكل المطلوب
فيديو - باستخدام هذه الخدمة ، قد تتم مشاركة بعض المعلومات مع YouTube
نصائح
- يمكن أن يكون شكل الراقص خادعًا لأنه أقل تناسقًا من شكل القلب.
- إذا كنت تواجه مشكلة في بدء تشغيل المحرك أحادي القطب ، فقم بدفعه أو لفه حول محوره الرأسي قليلاً لبدء تشغيله.
- إذا كنت تواجه مشكلة في موازنة السلك الموجود على البطارية ، فقم بتعديله قليلاً حتى يصبح أكثر تناسقًا.
- يمكنك استخدام أي شكل متماثل تريده عند ثني السلك النحاسي. يجب أن يكون الشكل المتماثل قادرًا على لمس القطب الموجب للبطارية والالتفاف حول المغناطيس نفسه في قاعدة مجموعة البطارية / المغناطيس. يمكنك استخدام شكل قلب أو مستطيل أو فراشة.
تحذيرات
- افصل السلك النحاسي عن المغناطيس والبطارية إذا لم يدور المحرك حتى لا تخاطر بحرق البطارية.
- لا تستخدم الليثيوم أو البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، أو تركها دون رقابة.
- لا تستخدم أبدًا أي مغناطيس يزيد وزنه عن أونصة واحدة ؛ يؤدي القيام بذلك إلى تعريضك لخطر الضغط على يدك أو سحق البطارية.
- توخي الحذر. يمكن للمحرك أحادي القطب أن يبعث الكثير من الطاقة في شكل حرارة. لا تدعها تدور لفترة طويلة وإلا ستحترق يدك.
- لا تدع أي طفل يلمس المغناطيس الذي تستخدمه في التجربة.
