Listopad 2022 - "Elektromotory"
Na tomto setkání jsme si ukázali několik Faradayovských pokusů a vyráběli sjme si dva typy elektromotorů.
TENTO TEXT BUDE UPRAVEN PO 8. 12. - převzato z bývalého centra MEC, autor Zbyšek Mošna
Na tomto setkání jsme si postavili několik typů elektromotorů na stejnosměrný proud, konkrétně jednoduchý motor z ploché baterie, smyčky ze zvonkového drátu a magnetu, dále dva homopolární motory a nakonec jsme probrali odvození silového působení magnetů na vodič a ukázali si demonstrační pomůcku Vodič v magnetickém poli (magnetická houpačka).
Potřebné pomůcky: zdroje - tužková "baterka", tedy AA článek (1,5 V), plochá baterie (4,5 V), feritové magnety (hodí se i na další pokusy s magnetismem), kulaté neodymové magnety.
Na začátku je dobré upozornit na to, že popsané elektromotory jsou poměrně náročné na výdrž baterií (proud, který protéká, má řádově ampéry), ale pokud netrápíme zdroje moc dlouho, tak to docela dobře zvládají. I tak je možné ukázat, jaký efekt má proud na vodič - například zahřívání drátů je dobře pozorovatelné.
Nejjednodušší na výrobu je pravděpodobně elektromotor z cívky o zhruba 8 závitech ze zvonkového drátu (namotáváme třeba na fixu na bílou tabuli), feritového magnetu a ploché baterie. Konce drátu odizolujeme a položíme na kontakty vytvořené z kousků odizolovaného drátu a připevněné k pólům baterie. Jeden konec zvonkového drátu (otáčející se smyčka) je potřeba buď nechat napůl izolovaný, nebo měď izolovat třeba lihovou fixou tak, aby byl kontakt pouze v jedné polovině otáčky. Při průchodu proudu cívkou totiž vzniká magnetické pole, které reaguje s magnetickým polem feritového magnetu a cívku otáčí. V druhé polovině otáčky by ale cívka byla bržděna, takže potřebujeme přerušit proud a to docílíme právě zabarvením drátku nevodivou barvou. Pokud budeme mít štěstí, tak je dokonce možné vyrobit motor bez tohoto jednoduchého komutátoru, pokud se nám podaří dostat cívku do takových otáček, že bude v rezonanci pravidelně nadskakovat a přerušovat proud. Tento motor je na prvním a druhém videu.
Další možností je výroba homopolárního motoru - potřebujeme k tomu článek AA a vodivý (neodymový) magnet, který připevníme k zápornému pólu, tedy pod baterii. Vyrobíme si spirálu z tenkého odizolovaného drátu, aby se jeden konec dotýkal plusového pólu zdroje napětí a druhý konec se lehce dotýkal boku magnetu. Protože baterie s magnetem reaguje s magnetickým polem drátu, drátek se začne točit. Chce to trochu trpělivosti, ale výsledný efekt je pěkný. Alternativou je místo spirály vyrobit třeba srdíčko, které se bude nahoře (plus) dotýkat v polovině a proud poteče k zápornému pólu přes magnet. Pouze je potřeba nastavit ideální tlak drátu na magnet (třetí video).
Zajímavou alternativou je nápad, který jsem odkoukal od kolegy Vítka Bočka, který předváděl na SONS 2022 v Praze. Motor se pak vyrobí z článku AA nebo C, na němž jsou přes záporný pól zavěšeny tří mince (1 Kč) a neodymový kulatý magnet - počet mincí upravte tak, aby se mince a magnet mohly snadno otáčet, ale zároveň nepadaly. Obvod propojíme kouskem alobalu, který se bude napevno dotýkat nahoře plusu a dole lehce dotýkat boku magnetu. Tento motor má výhodu v tom, že jej po chvilce cviku sestavíme a zprovozníme během asi půl minuty. Otáčí se moc pěkně a otáčky se dají regulovat vypínáním a zapínáním obvodu.
Na setkání jsme také probírali sčítání magnetických indukčních čar - doporučujeme stránku realisticky.cz a konkrétně toto odvození magnetické síly bez použití Flemingova pravidla.
Ukazovali jsme si také elektromotor vyrobený podle Vaška Piskače - M01 - vodič v elektrickém poli.
Tato pomůcka je pro účastníky k dispozici k zapůjčení.
Videa: