Comment faire le plus simple moteur électrique, le mal Mad Scientist Laboratories
Vous avez une vis de cloison sèche, un 1,5 V pile alcaline, six pouces de fil de cuivre ordinaire, un petit aimant de disque néodyme, et aucun autre outil ou des fournitures. Vous avez 30 secondes pour un moteur électrique fonctionnant à plus de dix mille tours par minute. Pouvez-vous le faire? De façon surprenante, vous pouvez.
Prenons un peu de recul. Le type le plus courant de moteur électrique est le moteur électrique à courant continu brossée. C'est le genre que vous trouverez à l'intérieur essentiellement tout ce qui bouge (ou secoue) et fonctionne sur piles. Ce type de moteur attire un électro-aimant vers un aimant permanent. Lorsque les deux sont assez proches, la polarité du courant à travers l'électro-aimant est inversé, de sorte qu'il repousse maintenant l'aimant permanent, et maintient ainsi la rotation. Il est assez facile de construire un modèle de travail; Christian construit cet exemple pour son projet scientifique de troisième année.
Un simple moteur encore (parfois vendu comme vendu comme le « moteur du monde la plus simple « ) juste éteint le courant pour la moitié du cycle, en laissant le moment angulaire de l'armature de moteur en rotation le mener à bien. Dans Marque Volume 1. Magazine spectacles comiques Howtoons comment faire un moteur électrique qui fonctionne de cette façon.
Aucun de ceux-ci est vraiment le moteur le plus simple. Le vrai champion est le moteur homopolaire.
Prêt à construire un? Commençons:
Les ingrédients (L-R): une vis ferromagnétique, une cellule de la batterie, quelques pouces de fil de cuivre, et un disque de néodymium magnet.I utilisé une vis cloison sèche à la fois parce qu'il a une tête plate et parce qu'il est facile de dire quand il tourne. Vous pouvez utiliser un clou à la place. La batterie n'a pas besoin d'être un type particulier; une cellule C alcaline fonctionne très bien et est facile à tenir. À peu près tout le fil de cuivre fonctionne très bien pour cette application. J'ai utilisé un peu de fil avec partiellement dénudé (et partiellement rayé) isolation rouge qui est facile à voir sur les photos. cuivre nu fonctionnera tout aussi bien.
L'aimant est venu d'une Throwie LED avec une batterie morte. Les meilleurs aimants pour cet emploi sont des aimants néodyme à disque avec un placage conducteur. Vous pouvez les obtenir de jouets en plastique ou les acheter à partir d'un certain nombre de rabais aimant et magasins excédentaires.
Régler la vis sur l'aimant, plier le fil.
(Note aux geeks de physique. Le système plus lourd votre aimant ainsi qu'une vis est, plus la friction sera, jusqu'au point que l'aimant est pas assez fort pour les tenir plus Ceci est parce que la force de friction est proportionnelle à la force normale. En d'autres termes, un plus grand aimant est généralement mieux.)
Appuyer et maintenir l'extrémité supérieure du fil à l'extrémité supérieure de la batterie, établir une connexion électrique à partir de l'extrémité supérieure de la batterie sur le fil.
nous allons ici: toucher légèrement l'extrémité libre du fil du côté de l'aimant. Le début de l'aimant et la vis à tourner immédiatement. Nous pouvons nous jusqu'à 10 000 tours par minute dans une quinzaine seconds.Watch sur: La vis et aimant peut facilement voler hors de contrôle, et vous ne voulez pas que la vis de se retrouver dans l'œil. Notez également que certains des composants, comme le fil, peut être très chaud pendant que vous faites cela. Porter des lunettes de sécurité et de bon sens!
Court-métrage (25 s): tourner le moteur (intégré ci-dessous, ou cliquer sur YouTube)
Lorsque vous touchez le fil sur le côté de l'aimant, vous avez terminé un circuit électrique. Le courant circule de la batterie, en bas de la vis, sur le côté à travers l'aimant sur le fil, et à travers le fil à l'autre extrémité de la batterie. Le champ magnétique de l'aimant est orientée au travers de ses faces planes, de sorte qu'il est parallèle à l'axe de symétrie de l'aimant. Le courant électrique circule à travers l'aimant (en moyenne) dans la direction du centre de l'aimant vers le bord, de sorte qu'il circule dans la direction radiale, perpendiculaire à l'axe de symétrie de l'aimant. Si vous avez pris la physique à un moment donné, il est possible que vous vous souvenez de l'effet qu'un champ magnétique a sur le déplacement des charges électriques: ils éprouvent une force qui est perpendiculaire à la fois le sens de leur mouvement et le champ magnétique. Etant donné que le champ est le long de l'axe de symétrie de l'aimant et les charges se déplacent radialement vers l'extérieur à partir de cet axe, la force est dans la direction tangentielle, et ainsi de l'aimant commence à tourner. Soigné! Pour une explication un peu plus approfondie, jetez un oeil à la fin de cet article. qui est d'environ un moteur homopolaire magnétohydrodynamique.
Note finale: Comment mesurer la vitesse de rotation du moteur?
Vous pouvez obtenir un compte-tours optique pour 20 $ ou moins, destiné à être utilisé avec des modèles d'avions. Je modèle LXPT31 de la Tour Loisirs. qui attend de voir un avion avec propellor deux lames. J'ajouté deux larges bandes noires sur l'aimant avec un Sharpie, qui permettent le compte-tours à lire la vitesse de rotation du moteur. Orienter le compte-tours à l'aimant et tourner le moteur, nous avons pu horloge une vitesse supérieure à 10 000 tours par minute après l'essorage pour une quinzaine de secondes. Spiffy.