Nel 1821, Michael Faraday costruì un semplice motore omopolare usando una batteria, un magnete e un filo, che aprì la strada al moderno motore elettrico. Con gli stessi materiali, puoi costruire il tuo motore omopolare e provare alcuni esperimenti per osservare la fisica all'opera!
Passi
Metodo 1 di 3: Costruire un semplice motore omopolare
Passaggio 1. Raccogli i materiali
Non hai bisogno di strumenti speciali per realizzare un motore omopolare. Tutto ciò di cui hai bisogno è una batteria, un pezzo di filo di rame e un magnete al neodimio.
- Puoi usare qualsiasi tipo di batteria alcalina, ma una batteria più grande, come una cella C, sarà più facile da tenere in mano.
- Procurati qualche centimetro di filo di rame. È possibile utilizzare filo nudo o filo isolato. Se si sceglie di utilizzare un cavo isolato, rimuovere parte dell'isolamento a ciascuna estremità. Puoi trovare il filo di rame online o nella maggior parte dei negozi di ferramenta.
- Qualsiasi magnete al neodimio dovrebbe fare il trucco per questo esperimento, ma cercane uno con una placcatura conduttiva. È possibile acquistare online magneti al neodimio nichelati di varie dimensioni.
- Avrai anche bisogno di una vite per cartongesso. La vite ti permetterà di vedere il motore in azione. Una volta costruito con successo il motore, la vite girerà.
Passaggio 2. Metti il magnete sulla vite
Prendi il magnete al neodimio e fissalo alla testa della vite per cartongesso.
Passaggio 3. Fissare la vite a un'estremità della batteria
Puoi mettere la punta della vite su entrambi i lati della batteria. Il lato scelto determinerà la direzione in cui girerà il motore.
L'unico punto di contatto tra la punta della vite e la batteria funge da cuscinetto a basso attrito. Un magnete più pesante ridurrà la quantità di attrito tra questi due punti
Passaggio 4. Posizionare il filo di rame sulla batteria
Prendi il filo di rame e tienilo all'altra estremità della batteria. Ad esempio, se hai posizionato la vite sull'estremità del pulsante della batteria, tieni il filo di rame sull'estremità piatta.
Passaggio 5. Completa il motore
Posiziona delicatamente l'estremità libera del filo di rame sul lato del magnete. Il magnete e la vite dovrebbero iniziare a girare.
- Quando si posiziona il filo di rame sul lato del magnete, si completa il circuito tra i terminali della batteria. La corrente scorre da un'estremità della batteria, lungo la vite e nel magnete. Toccando il filo sul lato del magnete, permetti alla corrente di continuare a fluire attraverso il filo e nell'altra estremità della batteria.
- Un motore omopolare è in grado di ruotare continuamente senza la necessità di invertire il senso della corrente.
- Non ci vuole molto prima che la vite inizi a girare ad alta velocità. Sia la vite che il magnete potrebbero facilmente volare via dalla batteria. Prestare attenzione quando si lavora con magneti ed elettricità.
- È possibile che il filo si scaldi durante l'esecuzione di questo esperimento. Non tenere il filo sul magnete per lunghi periodi di tempo.
Metodo 2 di 3: Realizzazione di un motore omopolare indipendente
Passaggio 1. Raccogli i rifornimenti
Hai solo bisogno di poche cose per realizzare un motore omopolare indipendente. Dovresti essere in grado di trovare tutto ciò di cui hai bisogno online o nel tuo negozio di ferramenta locale.
- Avrai bisogno dei seguenti materiali per realizzare il tuo motore: 1 batteria AA, 2-3 magneti al neodimio e diversi pollici di filo di rame.
- Potrebbe anche essere necessario un paio di tronchesi o pinze per aiutarti a lavorare il filo di rame.
Passaggio 2. Posizionare la batteria sui magneti
Impila i tuoi magneti insieme per creare un supporto. Posiziona il lato piatto, o negativo, della batteria sopra i magneti.
Passaggio 3. Piega il filo di rame
Prendi diversi pollici di filo di rame e piegalo in modo che un'estremità tocchi il magnete e un'estremità tocchi il lato positivo della batteria.
- Puoi piegare il filo di rame in diverse forme che gireranno quando verranno posizionate sulla batteria. Le forme simmetriche funzionano meglio, in modo che la rotazione non sbilanci il filo.
- Prova a piegare il filo a forma di cuore. Quando formi la forma del cuore, piega ciascuna estremità del filo di rame in modo che si adatti al magnete. La rientranza nella parte superiore del cuore sarà il punto di collegamento all'estremità positiva della batteria.
Passaggio 4. Posizionare il cavo sul motore
Prendi il filo e posizionalo sopra la batteria. Finché hai una sezione di filo che tocca il lato del magnete e una sezione di filo che tocca il lato positivo della batteria, il filo dovrebbe girare.
- La corrente in questo motore omopolare scorre in presenza di un campo magnetico. Quando una corrente scorre in un campo magnetico, sperimenterà qualcosa noto come forza di Lorentz. La forza di Lorentz è ciò che fa girare il filo attorno alla batteria.
- Il filo si collega alla batteria in tre punti. Un punto del filo si trova sul terminale positivo e le due estremità del filo sono vicino al magnete, sul terminale negativo. La corrente esce dal terminale positivo e scende su entrambi i lati del filo. Il campo magnetico spinge la corrente verso l'esterno, facendo ruotare i fili.
Metodo 3 di 3: Costruzione di un sistema di propulsione magnetoidrodinamica
Passaggio 1. Raccogli i rifornimenti
Puoi usare il tuo motore omopolare per dimostrare la propulsione magnetoidrodinamica (MHD). La propulsione MHD è un mezzo per utilizzare la corrente elettrica per spingere qualcosa attraverso l'acqua. Avrai bisogno di quanto segue per questo esperimento:
- 1 batteria a celle C
- 1 potente magnete al neodimio
- 2 pezzi di filo di rame spesso
- Un piccolo piatto
- Sale e pepe
Passaggio 2. Preparare l'acqua
Versa circa 0,6-1,3 cm di acqua nel piatto. Non riempire completamente il piatto. Mescolare un po' di sale e pepe e posizionare il piatto sul magnete.
L'aggiunta di sale migliora la conduttività dell'acqua. L'aggiunta di pepe consente di vedere la propulsione all'opera
Passaggio 3. Piegare il filo
Piega ogni pezzo di filo in modo che quando tieni i fili alla batteria, le estremità opposte siano distanti solo pochi centimetri.
Quando tieni il filo di rame sulla batteria, i fili dovrebbero quasi formare una "Y". Fare attenzione a non far toccare le estremità del filo
Passaggio 4. Tenere i fili sulla batteria
Tieni un filo contro il lato positivo della batteria e un'estremità contro il lato negativo della batteria.
Passaggio 5. Attaccare le estremità libere del filo nel piatto d'acqua
Metti un filo al centro del piatto e l'altro contro il lato del piatto. Dovresti vedere l'acqua iniziare a vorticare attorno a uno dei fili.
- L'acqua si muove a causa della forza di Lorentz. Ogni filo trasporta una corrente elettrica. Quando immergi i fili nell'acqua salata, completi il circuito. La corrente si muove orizzontalmente attraverso l'acqua, da un filo all'altro. Poiché il piatto d'acqua è posizionato su un magnete, c'è un campo magnetico che si muove verso l'alto attraverso l'acqua. Quando la corrente elettrica si muove attraverso il campo magnetico, la forza di Lorentz fa ruotare l'acqua.
- Se giri la batteria, puoi invertire la direzione della corrente e l'acqua ruoterà nella direzione opposta.
- Hai a che fare con acqua ed elettricità, quindi fai attenzione quando esegui questo esperimento.
