Ein homopolarer Motor ist ein einfacher Elektromotor mit zwei Magnetpolen. Sie wurden erstmals im 19. Jahrhundert erfunden und haben heute keine nennenswerte praktische Anwendung, können aber nützlich sein, um zu demonstrieren oder zu verstehen, wie elektrische Ströme und Motoren funktionieren. Der Bau eines eigenen homopolaren Motors macht Spaß und ist einfach, erfordert jedoch Vorsicht. Verwenden Sie niemals Magnete, die mehr als eine Unze wiegen; Dadurch besteht die Gefahr, dass Sie sich die Hand einklemmen oder den Akku zerquetschen. Der homopolare Motor bietet grenzenlose Möglichkeiten für Kreativität – fast jede symmetrische Kupferdrahtform, die Sie sich vorstellen können, kann als homopolares Motordesign angepasst werden.
Schritte
Methode 1 von 3: Einen einfachen homopolaren Motor herstellen
Schritt 1. Bereiten Sie die Materialien für den Motor vor
Sie benötigen einen Neodym-Magneten, eine Holzschraube, eine Spule mit dünnwandigem (1,3 mm / 16 Gauge) Kupferdraht, einen Drahtschneider, eine Spitzzange und eine AA-Batterie. Stellen Sie sicher, dass Sie unbeschichteten, nichtmagnetischen und etwas biegsamen Draht verwenden. Beschichteter Kupferdraht besteht im Allgemeinen aus mehreren dünnen Kupferfilamenten, die zu einem seilartigen Draht verwoben sind. Diese Art von Draht ist zu schwach, um eine biegsame Form beizubehalten, eine Qualität, die Sie später haben möchten.
Der Magnet sollte ein abgeflachter Zylinder mit einem Durchmesser von nicht mehr als etwa einem Zentimeter sein. Achten Sie darauf, dass kleine Kinder nicht mit dem Magneten spielen. Stellen Sie es auch nicht auf oder in die Nähe von elektronischen Geräten, einschließlich Tablets, Telefonen oder MP3-Playern
Schritt 2. Setzen Sie den Kopf der Schraube auf den Magneten
Mit anderen Worten, die Spitze der Schraube sollte gerade aus dem Magneten herausragen, dessen flacher Kopf am Magneten befestigt ist. Der Kopf der Schraube sollte perfekt auf dem Magneten zentriert sein, mit einem gleichmäßigen Abstand entlang des gesamten Umfangs zwischen der Kante des Magneten und der Kante des Schraubenkopfes.
Wenn Sie die Position der Schraube am Magneten anpassen möchten, sollten Sie ihn verschieben können. Wenn Sie aus irgendeinem Grund eine andere Schraube verwenden möchten (oder plötzlich feststellen, dass Sie ein Bild mit der Schraube aufhängen müssen), versuchen Sie, sie vom Magneten zu drücken, anstatt zu versuchen, sie gerade herauszuziehen
Schritt 3. Halten Sie das positive Ende der AA-Batterie (dasjenige mit der nach außen ragenden Vertiefung) knapp über der scharfen Spitze der Schraube
Drücken Sie den Akku zwischen Daumen und Mittelfinger. Senken Sie die Batterie so auf die Schraube ab, dass die Spitze der Schraube ungefähr die Mitte des Pluspols der Batterie berührt. Die Batterie sollte sich nun in einer vertikalen Linie über der Schraube befinden, die über der Batterie sein sollte.
Schritt 4. Schließen Sie die Schaltung ab
Bringen Sie mit Ihrer freien Hand ein Ende des Kupferdrahts zum Minuspol (das flache Ende) der Batterie. Drücken Sie den Draht mit dem Zeigefinger oben auf den Minuspol. Bringen Sie das andere Ende des Kupferdrahts zur Batterie und stellen Sie Kontakt damit her. Die Nagel- und Magnetbaugruppe sollte sich drehen.
- Möglicherweise hören Sie ein leises Brummen oder Summen, wenn die Schaltung abgeschlossen ist.
- Wenn er sich nicht dreht, versuchen Sie, die Polarität des Magneten umzukehren, indem Sie die Schraube entfernen, den Magneten umdrehen und dann die Schraube wieder anbringen.
Methode 2 von 3: Einen freihändigen homopolaren Motor herstellen
Schritt 1. Legen Sie den Neodym-Magneten auf das flache Ende der Batterie
Ein Neodym-Magnet ist ein Seltenerd-Magnet aus Neodym und ist extrem stark. Bringen Sie Ihren Magneten vorsichtig an der Unterseite der Batterie an. Legen Sie die Batterie-/Magnetbaugruppe auf eine ebene Fläche.
Schritt 2. Biegen Sie Ihren Draht in eine Herzform
Messen Sie die gesamte Höhe der Batterie-/Magnetbaugruppe. Besorgen Sie sich eine herzförmige Vorlage aus einem Malbuch oder drucken Sie eine von Ihrem Computer aus. Legen Sie die Schablone auf eine ebene Fläche. Finden Sie die Mitte Ihres Kupferdrahts und legen Sie ihn über den Punkt, von dem aus der spitze Winkel Ihrer Herzschablone ausstrahlt. Von dort aus sollte sich der Draht nach oben und vom Mittelpunkt weg biegen, bevor er wieder nach unten in Richtung der Basis der Batterie schwenkt.
Schritt 3. Verwenden Sie die Maße der Batterie-/Magnetbaugruppe, um ihre Form anzupassen
Stellen Sie sicher, dass der Mittelpunkt des Drahtherzens auf dem Pluspol sitzt und sich der Boden um den Magneten schließt. Die beiden Enden des Drahtes sollten sich auf beiden Seiten um die Batterie schließen und eine geschlossene Schleife bilden. Der Draht sollte die Seiten des Akkus berühren, ohne ihn so fest einzuklemmen, dass die Bewegung des Drahts um den Akku begrenzt oder unmöglich ist, wenn er sich zu drehen beginnt.
Schritt 4. Nehmen Sie kleine Anpassungen an dem herzförmigen Draht vor, den Sie hergestellt haben
Die Feinabstimmung der Drahtform kann wiederholte Sitzungen erfordern, bei denen sie auf der Batterie/Magnetbaugruppe platziert, auf Symmetrie und Balance überprüft und die Schlaufe, die von den beiden „Armen“des Herzens gebildet wird, die sich um die Basis treffen, erweitert oder festgezogen wird. Stellen Sie sicher, dass die Schlaufe um den Magneten nicht mit dem Tisch in Berührung kommt; Wenn dies der Fall ist, führt dies zu Reibung, die die Geschwindigkeit und Wirksamkeit Ihres homopolaren Motors beeinträchtigt.
Schritt 5. Starten Sie den Motor
Sobald Ihre Drahtform fertig ist, können Sie sie auf den Pluspol der Batterie setzen. Beobachten Sie, wie sich die Drahtform rund und rund dreht. Wenn Sie in einer Beziehung sind, fungiert dieses homopolare Motordesign als einfaches romantisches DIY-Geschenk.
Methode 3 von 3: Einen homopolaren Ballerina-Motor herstellen
Schritt 1. Beginnen Sie damit, eine Schlaufe zu machen, die um den Magneten passt
Genau wie der herzförmige Kupferdraht verwendet dieser homopolare Motor eine einfache AA-Batterie, die in vertikaler Position auf einem Neodym-Magnet sitzt, wobei der Pluspol über dem Minuspol ausgerichtet ist. Schlingen Sie etwas Kupferdraht um den Magneten. Sie müssen nicht dafür sorgen, dass die gesamte Schleife die Basis berührt; eine ovale Schlaufe, die die Batterie an nur zwei Punkten berührt, ist ebenso akzeptabel wie eine runde Schlaufe, die den gesamten Magneten greift.
Schritt 2. Drehen Sie den Draht zu einem Halbkorkenzieher
Wenn die Schlaufe um die Basis fertig ist, biegen Sie den Draht nach oben und weg von der Schlaufe um den Magneten. Der Durchmesser des Korkenziehers sollte nur wenige Millimeter größer sein als der des Akkus. Stoppen Sie den Korkenzieher etwa auf halber Länge der Batterie.
Schritt 3. Ändern Sie die Richtung des Drahtes in eine perfekt vertikale Linie
An einer Stelle etwa drei Millimeter über dem höchsten Punkt der Batterie drücken Sie den Draht in einem Winkel von neunzig Grad nach innen zur Mitte des Pluspols. Sobald sich der Draht über der zentralen Divot des Pluspols befindet, biegen Sie ihn nach unten, so dass er die Divot berührt, und rast dann in einer Haarnadelkurve zurück nach oben und weg von der Divot.
Schritt 4. Machen Sie eine kleine Tänzerin
Biegen Sie den Kupferdraht statt in Herzform zu einer Ballerina mit ausgestreckten Armen. Beginnen Sie damit, den Draht, der jetzt gerade nach oben zeigt, in einer 90-Grad-Biegung etwa anderthalb Zoll über dem Pluspol der Batterie zu drehen. Etwa einen Zentimeter auf dieser Länge ziehen Sie den Draht in eine Haarnadelkurve und winkeln ihn zurück in Richtung der gerade gemachten 90-Grad-Kurve.
Schritt 5. Winkeln Sie den Draht in einer 90-Grad-Drehung nach oben und ziehen Sie den Draht in eine ungefähr runde Form von der Größe eines Nickels
Dies wird der Kopf des Tänzers sein. Auf der anderen Seite des „Hals“des Tänzers angekommen, führe den Draht auf der anderen Seite des Tänzers wieder nach unten und spiegele die gerade gemachten Biegungen wider. Sie sollten am Ende eine T-Form mit einem Kreis über der zentralen Kreuzung haben. Sie können jedoch nicht dort enden, wo Sie begonnen haben (Berühren der zentralen Vertiefung am Pluspol der Batterie) und müssen den Draht an einer Stelle etwa einen halben Zentimeter über dem Pluspol der Batterie abklemmen.
Es kann hilfreich sein, eine Vorlage oder einen Umriss zu verwenden, die Sie aus dem Internet gezeichnet oder gedruckt haben, wenn Sie den Draht in die Ballerinaform formen. Sie können den Umriss oder die Schablone der Ballerina ausdrucken, dann den Draht darüber legen und entlang des Umrisses biegen, um die gewünschte Form zu erhalten
Video - Durch die Nutzung dieses Dienstes können einige Informationen an YouTube weitergegeben werden
Tipps
- Der Tänzer kann eine knifflige Form haben, da er weniger symmetrisch ist als die Herzform.
- Wenn Sie Probleme beim Starten des homopolaren Motors haben, drücken oder drehen Sie ihn leicht um seine vertikale Achse, um ihn zu starten.
- Wenn Sie Probleme haben, den Draht an der Batterie auszubalancieren, optimieren Sie ihn ein wenig, damit er symmetrischer wird.
- Sie können jede beliebige symmetrische Form verwenden, wenn Sie den Kupferdraht biegen. Die symmetrische Form muss in der Lage sein, den Pluspol der Batterie zu berühren und sich um den Magneten selbst an der Basis der Batterie/Magnet-Baugruppe zu schlingen. Sie können ein Herz, ein Rechteck oder eine Schmetterlingsform verwenden.
Warnungen
- Trennen Sie das Kupferkabel von Magneten und Batterie, wenn sich der Motor nicht dreht, damit Sie die Batterie nicht verbrennen.
- Verwenden Sie keine Lithium- oder wiederaufladbaren Batterien und lassen Sie sie nicht unbeaufsichtigt.
- Verwenden Sie niemals Magnete, die mehr als 1 Unze wiegen; Dadurch besteht die Gefahr, dass Sie sich die Hand einklemmen oder den Akku zerquetschen.
- Vorsicht walten lassen. Der homopolare Motor kann viel Energie in Form von Wärme abgeben. Lassen Sie es nicht zu lange drehen, sonst verbrennt Ihre Hand.
- Lassen Sie niemals Kinder die Magnete berühren, die Sie im Experiment verwenden.
