Простой эксперимент с батарейкой поразил интернет

18 марта 2022

Казалось бы, что интересного может получиться из обычной пальчиковой батарейки, магнита и куска проволоки? Возможно, вы будете удивлены, но всего лишь из этих трех элементов в домашних условиях можно собрать простейший электродвигатель. Этот простой эксперимент поможет вам привить любовь к физике детям и с пользой провести время.

Для эксперимента нам потребуется:

• Обычная пальчиковая батарейка — это наш источник питания, он же статор.
• Неодимовый магнит, который будет служить щеточно-коллекторным узлом, а также источником постоянного магнитного поля.
• Кусок медной проволоки, которая будет нашим ротором.

Неодимовый магнит вы можете приобрести в любом магазине радиотоваров или разобрав старую электронику. Неодимовые магниты подходящего диаметра применяются в некоторых наушниках, камерах смартфона и шаговых двигателях.

Почему проволока вращается

В основе физических процессов, возникающих при работе такого моторчика, лежит сила Лоренца. При правильной сборке магнит и медная проволока образуют контур, который рядом с батареей начинает генерировать магнитное поле, направленное перпендикулярно вектору скорости, что и заставляет проволоку вращаться. Данный опыт также позволяет наблюдать побочный эффект в работе любого электродвигателя — выделение тепла. Уже спустя минуту батарея станет горячей.

Как собрать моторчик

Отрезаем кусок медной проволоки длиной 40−50 см и зачищаем ее от изоляции примерно по 5 см с обоих концов.

Наматываем проволоку на любой цилиндрический предмет подходящего диаметра (примерно 20−25 мм). Для этих целей отлично сгодится какой-нибудь тубус или даже рулон пищевой фольги.

Один защищенный конец аккуратно обматываем вокруг батарейки, чтобы получилось подобие кольца. Главное условие — кольцо не должно смыкаться, поэтому оставляем в нем небольшую прорезь.

Должна получится вот такая пружинка высотой примерно с нашу батарейку.

Приступаем к сборке.

Прикрепляем магнит к минусовому контакту батарейки и помещаем получившуюся конструкцию в центр пружинки таким образом, чтобы кольцо обхватывало магнит с небольшим зазором. С этим, возможно, придется немного повозиться. Верхний конец проволоки аккуратно загибаем и опускаем на плюсовой контакт батарейки.

Вот и все! Проволока, находясь под действием магнитного поля, начнет вращаться. Направление вращения зависит от того, какой стороной к батарее будет прикреплен магнит. Если его перевернуть, мотор тут же начнет вращаться в другую сторону. Вы можете поэкспериментировать с различными формами ротора: согнуть проволоку в форме сердца, прямоугольной рамки или любых других фигур. Тут все зависит от вашей фантазии.

<iframe src=»https://giphy.com/embed/8AfQmKrvuNJ9Jm7rTK» frameBorder=»0″ allowFullScreen></iframe><p><a href=»https://giphy. com/gifs/8AfQmKrvuNJ9Jm7rTK»>via GIPHY</a></p>

Это тоже интересно:

Автор: Антон Соколов

технологии

лайфхаки

Подпишитесь на нас

Новости Hi-Tech Mail.ru

Нажимая «Подписаться» вы соглашаетесь с условиями использования

• Mail.Ru
• О компании
• Реклама

• Редакция
• Условия использования материалов
• Обратная связь

Батарейка, медный провод и магниты …

Батарейка, медный провод и магниты …

25 июля, 2015

Если вы пропускаете ток через катушку (на видео это медная спираль), внутри нее образуется магнитное поле.

Магнитное поле сконцентрировано почти однородно в центре длинного соленоида; поле снаружи слабое и рассеянное

Если линии поля точно параллельны, на стержневой магнит сила влиять не будет. Но на концах катушки, где силовые линии расходятся, стержневой магнит будет втягиваться в катушку или выталкиваться из нее, в зависимости от того, куда вы его засунете.

Хитрость этого видео в том, что магниты изготовлены из проводящего материала и соединяют клеммы батареи с медной проволокой, так что батарея, магниты и медная проволока образуют контур, который генерирует магнитное поле в непосредственной близости от батареи. Геометрия автоматически ставит магниты на концы генерируемого магнитного поля, поэтому на магниты воздействует сила.

Магниты тщательно выравниваются, поэтому сила на обоих магнитах указывает в одном направлении, в результате чего магниты и батарея движутся. Но по мере движения магнитное поле перемещается вместе с ними и получается постоянное движение.

Если вы перевернете два магнита на обоих концах батареи, батарея и магниты будут двигаться в противоположном направлении. Если перевернуть только один магнит, два магнита будут тянуть и толкать в разных направлениях, поэтому батарея двигаться не будет.

(с)

Метки: видео, полезное

• Что случится 1 сентября. Анонс событий дня

  Посещение Владимиром Путиным Всероссийского детского центра «Океан» (Владивосток). 30-я Международная выставка «Агрорусь» (Санкт-Петербург, по 4…

• Топ-10 нефейковых событий недели

  1.   Инаугурация Михаила Дегтярева прошла без передачи губернатору церемониальной цепи из серебряного сплава, которую якобы не смогли найти.…

• Что случится 30 сентября-1 октября. Анонс событий

  30 сентября, четверг Второй раунд российско-американских консультаций по стратегической стабильности (Женева). Подготовительное совещание в…

• Упоминаемость губернаторов в телеграм-каналах 22-28 сентября 2021 года

  Фонд «Петербургская политика» и экспертная сеть «Давыдов. Индекс» составили рейтинг упоминаемости губернаторов в телеграм-каналах 22-28 сентября…

• Что случится 29 сентября. Анонс событий дня

  Визит Реджепа Тайипа Эрдогана в Россию. Первое пленарное заседание Мосгордумы после летнего перерыва. Закладка многоцелевого корвета проекта…

• Министерская повестка 21-27 сентября 2021 года

  1.   Владимир Колокольцев. Досрочно присвоил очередные специальные звания сотрудникам пермского ГИБДД, обезвредившим «пермского стрелка». 2. …

?

Домашний научный эксперимент с прядильной проволокой | ARC Center of Excellence in Future Low-Energy Electronics Technologies

Эксперимент с вращающейся проволокой на самом деле представляет собой эксперимент по созданию простого двигателя, известного как униполярный двигатель, с использованием всего трех элементов.

Загрузить задание в формате pdf, включающее таблицу с примерами для записи наблюдений учащихся

Учебные намерения

Учащиеся воспроизведут простой электродвигатель Фарадея, чтобы развить свое понимание взаимосвязи между магнетизмом и электричеством.

Цель Изучить и понять взаимосвязь между электричеством и магнетизмом и использовать эти знания для создания электродвигателя.

Перед экспериментом С помощью магнитов, батареи и медной проволоки вы воспроизведете один из первых электродвигателей. Физик Майкл Фарадей, вероятно, был первым, кто продемонстрировал, что силы, создаваемые электрическими токами и магнетизмом, могут быть превращены в механические силы, которые он использовал для демонстрации первого электродвигателя. Его исследования и грубый электродвигатель проложили путь к современному электродвигателю, а вскоре после этого и к знанию, позволяющему превращать механическое движение в электричество, с помощью которого мы до сих пор вырабатываем большую часть нашего электричества.

Гипотеза

Вы образовали цепь, потому что соединили провод между положительной и отрицательной клеммами батареи. По проводу будет течь заряд, который создаст магнитное поле.

Магнит, который вы поместите на конец вашей батареи, будет генерировать собственное магнитное поле, через которое будет проходить провод с его потоком заряда. Сделайте несколько прогнозов на основе следующих вопросов:

Здесь действуют силы. Куда нужно приложить силы, чтобы проволока закрутилась?

Какое влияние окажет магнитное поле электрического провода на магнитное поле магнита?

Что произойдет, если вы перевернете батарею в другую сторону и поместите провод поверх противоположной клеммы?

Что произойдет, если вы добавите два (или более) магнита? Что произойдет, если вы переместите нижнюю часть провода, касающуюся (или почти касающуюся) нижней клеммы, подальше от клеммы?

Материалы

• Батарейка AA
• Медная проволока (вы можете приобрести медную проволоку в хозяйственных магазинах)
• Круглый неодимовый магнит. Они легко доступны в Интернете, на eBay или в магазинах электротоваров.

Метод

1. Прикрепите неодимовый магнит к одному концу батареи.
2. Поместите аккумулятор вертикально на стол магнитом вниз (между столом и аккумулятором).
3. Сформируйте медный провод, как показано на рис. 1.
4. Поместите провод поверх аккумулятора

Посмотрите, как он вращается (возможно, вам придется немного подтолкнуть его, чтобы он заработал).

Проверьте свои гипотезы контролируемым экспериментом.

Составьте таблицу, подобную приведенной ниже, для записи своих наблюдений.

В своей таблице понаблюдайте и запишите поведение провода в каждом из следующих сценариев (плюс любые другие интересные идеи, которые вы хотите проверить):

• Замкнутая цепь и магнитное поле (как описано в шагах 1-4 в методе выше)
• Аккумулятор перевернут
• Два или более магнита
• Провод, отодвинутый от нижней клеммы аккумулятора

Указание по технике безопасности: Когда вы закончите, отсоедините провод от аккумулятора, так как он может быстро нагреться и вызвать пожар. Удалите магниты из батареи, так как оставление их прикрепленными может привести к разрядке батареи.

Рис. 1. Форма медного провода, подходящего для аккумулятора и магнита.

Земля имеет магнитное поле. Почему это не заставляет все наши провода крутиться? Чего не хватает, чтобы это произошло?

Подумайте, на что был бы похож мир, если бы у нас не было электродвигателя — другими словами, если бы не было такой вещи, как сила Лоренца? Сколько вещей у вас есть дома или вы используете, для которых требуется электродвигатель? Обратите внимание на положение полюсов батареи север-юг в вашем эксперименте. Полюса вертикальны, север выше юга. Подумайте о направлении магнитного поля, которое исходит от этой ориентации магнита. Что произошло бы с проводом, если бы вы использовали магнит с полюсами, выровненными горизонтально, влево-вправо, как на изображении справа на рисунке 2. Обратите внимание на силовые линии магнитного поля и направление, в котором они движутся по проводу. Сравните это с левым изображением.

Заметки учителя

Годовой уровень и знания учащегося определяют уровень критического мышления, необходимый для гипотезы. Учащиеся старших классов должны понимать, что магнитная сила каким-то образом воздействует на провод, заставляя его вращаться. Учащиеся старшего возраста должны уметь думать о взаимодействии магнитных полей, создающем силу, необходимую для вращения проволоки. Учащиеся получают возможность построить схему в ресурсе FLEET Schools, Проводники, изоляторы и электричество (Занятие 9).

Что происходит?

Электроны, проходящие через нашу цепь, будут генерировать магнитное поле, которое будет взаимодействовать с магнитным полем, создаваемым магнитом. Обратите внимание, что магнитные поля от магнита исходят наружу от северного полюса к южному полюсу снаружи магнита. См. рис. 2. Взаимодействие двух магнитных полей создает так называемую силу Лоренца, которая представляет собой просто силу, которую вы получаете, когда соединяете одни и те же магнитные полюса магнита. Они будут противодействовать друг другу, но в этом случае сила Лоренца перпендикулярна (на 9угол 0 градусов) как к направлению движения электрона, так и к магнитному полю. Чтобы визуализировать это, представьте, что вы стоите в углу комнаты и кладете руки вдоль каждой стены. Одно плечо указывает в направлении движения тока (от отрицательного к положительному*). Другая рука указывает в направлении силы поля магнита. Ваша голова и ноги указывают в направлении действия силы Лоренца. Сила Лоренца действует на ваш провод, заставляя его вращаться. На рисунке 2 обратите внимание, что на левом изображении, которое представляет установку в этом эксперименте, направление магнитного поля на одном проводе противоположно на другом проводе. Это означает, что сила Лоренца будет толкать провод с одной стороны и тянуть его с другой стороны, поэтому ваш провод продолжает вращаться.

Рисунок 2. Работа вращающейся проволоки, показывающая направление потока электронов через проволоку, магнитное поле и действие силы Лоренца.

*В традиционной модели считается, что ток проходит от положительной клеммы к отрицательной. Вы часто будете видеть ссылку на правило правой руки, которое похоже на приведенную выше аналогию, где вы стоите в углу комнаты, чтобы определить направление тока, магнитного поля и силы Лоренца. В электронной модели, где ток течет от отрицательного к положительному, вы должны использовать левую руку для достижения того же эффекта.

Узнайте больше о проводниках, изоляторах и электричестве в ресурсе FLEET Schools

Вернуться к  Домашняя наука .

Униполярный двигатель. Создание скульптуры из вращающейся проволоки

В этом эксперименте мы создадим униполярный двигатель! Чтобы сделать простой двигатель (униполярный двигатель), который можно использовать как произведение искусства, вам понадобятся три вещи: батарейка, магнит и провод. Используйте один из наших неодимовых магнитов для питания двигателя с вращающейся проволокой.

Что вам понадобится:

• 1 неодимовый дисковый магнит (диаметр 0,5 дюйма, толщина 0,25 дюйма)
• 1 батарейка AA, 1,5 В
• Медная проволока (неизолированная), калибр 14
• 12-дюймовая линейка

9 0041 Плоскогубцы с иглами и проволокой резак

Примечание: Этот проект потребует некоторой работы, чтобы начать работу. Конечный результат того стоит! Мы рекомендуем этот проект для детей от 12 лет под присмотром взрослых.

Что делать:

1. Чтобы сделать скульптуру из проволоки, возьмите кусок проволоки длиной 6 дюймов. Убедитесь, что ваш провод медный и не имеет изоляции или пластикового покрытия. Лучше всего подходит толстая проволока (калибр 14-16). Отмерьте 6 дюймов провода с помощью линейки, затем отрежьте его с помощью кусачек.

2. С помощью линейки найдите середину провода. С помощью плоскогубцев согните проволоку в виде буквы V в центре. Затем согните каждую сторону перпендикулярно V, который вы сделали.

3. Снова согните каждый конец проволоки так, чтобы концы были направлены вниз. Используйте плоскогубцы.

4. Положите скульптуру из проволоки на ровную поверхность. Он должен лежать ровно. Если это не так, осторожно выпрямите его с помощью плоскогубцев.

5. Положив скульптуру на плоскую поверхность, поднимите батарею, чтобы измерить ее длину. Поместите положительный конец батареи (сторона с выступом) рядом с V провода. Обратите внимание, где вам нужно будет согнуть концы провода, чтобы они встретились с отрицательным концом (плоской стороной) батареи.

6. Согните нижние концы проволочной скульптуры под углом с помощью плоскогубцев.

7. Поместите неодимовый магнит на плоское дно батареи. Это отрицательный конец. Поставьте магнит и батарею вертикально на ровную поверхность.

8. Положите V провода на положительную сторону (выступ) батареи. Аккуратно сбалансируйте скульптуру, следя за тем, чтобы концы проволоки, согнутые под углом, соприкасались с магнитом (не с батареей).

9. Когда ваш провод покажется сбалансированным, отпустите его.

10. Если двигатель не начинает вращаться, попробуйте перевернуть магнит так, чтобы другая сторона касалась батареи. Если это все еще не работает, вам нужно настроить свою проволочную скульптуру. Извлекайте аккумулятор из магнита во время работы, чтобы он не перегревался.

11. Чтобы настроить проволочную скульптуру так, чтобы она вращалась, имейте в виду следующее:

• Проволочная скульптура должна быть сбалансирована, чтобы вращаться. Убедитесь, что ваш кусок проволоки идеально плоский, когда он находится на плоской поверхности.
• Провод также должен быть симметричным. Обе стороны должны быть одинаковыми. Вот почему вы начали свою скульптуру с середины проволоки. При необходимости попробуйте еще раз с новым куском провода.
• Концы проволоки должны слегка касаться магнита. Если она будет тугой, двигатель застрянет и не сможет вращаться. Только концы провода должны соприкасаться.

Что случилось?

Вы сделали электрический униполярный двигатель! Тип тока, который использует этот двигатель, — постоянный или постоянный ток . Это означает, что поток электричества идет только в одном направлении. Электричество течет от положительного конца батареи к отрицательному концу.