Instrukcja do ćwiczenia - Eu-Hou

13 Pages·2007·3.93 MB·Polish

www.pl.euhou.net

Logo designed by Armella Leung,

www.armella.fr.to

Maria Dobkowska
Zespół Szkół Integrcyjnych nr 62
im. Raoula Wallenberga
Warszawa, Polska

Arvind Gupta
ArvindGuptaToys, India
http://www.arvindguptatoys.com/

Ariel Majcher
Instytut Problemów Jądrowych
Otwock-Świerk, Polska

Krzysztof P. Wojewoda
Zespół Szkół Ogólnokształcących nr 4
Bydgoszcz, Polska

Proste modele silnika elektrycznego

Łatwe do wykonania modele silniczka elektrycznego prezentowane były na
międzynarodowych festiwalach Physics on Stage i Science on Stage, w których
biorą udział nauczyciele i popularyzatorzy fizyki oraz innych nauk przyrodni-
czych. Przedstawiamy Państwu dwa, nieco zmodyfikowane modele silniczka,
które mogą znacznie uatrakcyjnić lekcje fizyki. Oba modele są łatwe do zbudo-
wania przez kaŜdego ucznia w gimnazjum, a licealistów dzięki tej zabawce mo-
gą Państwo zachęcić do głębszej analizy działających sił.
1. Potrzebne materiały

Do zbudowania silniczka potrzebne są następujące materiały:

(cid:1) bateria (dowolna: R6, R14 lub R20),
(cid:1) noŜyczki,
(cid:1) okrągły magnes neodymowy; obecnie magnesy neodymowe są naprawdę
łatwo dostępne i tanie, radzimy zakupienie do pracowni fizycznej kilku-
nastu takich magnesów (Allegro!) poniewaŜ moŜna je wykorzystać pod-
czas wielu ciekawych pokazów i eksperymentów.

Ponadto dla silniczka w wersji z obracającym się magnesem:

(cid:1) folia aluminiowa (typowa, przeznaczona do uŜytku w gospodarstwie
domowym np. do pieczenia),
(cid:1) płaski magnes ferrytowy do przytrzymania folii,
(cid:1) wkręt lub gwóźdź. WaŜne, aby gwóźdź był stalowy, a nie mosięŜny,
(cid:1) kolorowy papier.
Rys. 1: zestaw narzędzi potrzebnych do wykonania silniczka w wersji z obraca-
jącym się magnesem

dla silniczka w wersji z obracającą się ramką:

(cid:1) pozbawiony izolacji miedziany drut o średnicy od 0,5 do 1 mm,
(cid:1) magnes neodymowy
(cid:1) ostry nóŜ do zdrapania izolacji z drutu.
Rys. 2: zestaw elementów potrzebnych do wykonania silniczka w wersji z obracającą się
ramką

Zbudujemy teŜ silnik prądu stałego z obracającym się uzwojeniem:

(cid:1) dwie dość duŜe agrafki,
(cid:1) gumki recepturki,
(cid:1) spory kawałek zaizolowanego drutu miedzianego 0.25 – 0.5 mm,
(cid:1) magnes neodymowy.
Rys. 3: zestaw elementów potrzebnych do wykonania silniczka w wersji
z obracającym się uzwojeniem

2. Wykonanie

(cid:3) wersja z obracającym się magnesem (M. Dobkowska, A. Majcher)

Z folii aluminiowej wycinamy wąski pasek o szerokości ok. 3 cm i długości ok.
15 cm. Pasek składamy wzdłuŜ, by był nieco sztywniejszy.

Z papieru wycinamy wiatraczek, który pozwoli lepiej zauwaŜyć, w którą stronę
wiruje magnes. Proponujemy wyciąć z papieru kółko o średnicy ok. 4-5cm, na-
ciąć brzegi wzdłuŜ promieni kółka i zagiąć brzegi tak, by utworzyły jakby łopat-
ki wirnika. W środku kółka robimy mały otwór i nakładamy wiatraczek na wkręt
(lub gwóźdź). WaŜne, aby wkręt był stalowy, a nie mosięŜny.
Do łebka wkrętu (lub gwoździa) przykładamy okrągły magnes neodymowy,
a ostrze przykładamy do jednego z biegunów baterii (np. do „+”) trzymanej
pionowo w dłoni lub przymocowanej do statywu. Wkręt utrzymuje się przy bie-
gunie baterii i nie odpada dzięki silnemu oddziaływaniu magnesu.

Do drugiego bieguna baterii („-”) dociskamy jeden koniec paska folii aluminio-
wej, a drugim końcem paska dotykamy ścianki bocznej wiszącego magnesu.
Ten koniec paska naleŜy przykładać tak, by ślizgał się jak „szczotka” po ściance
magnesu.

Uwaga: płynący przez pasek folii prąd ma dość duŜe natęŜenie i folia
moŜe się rozgrzać, dlatego proponujemy docisnąć za pomocą małego
magnesu ferrytowego (np. takiego jak do tablicy magnetycznej) ten
koniec folii, który stale dotyka bieguna baterii.

To juŜ wszystko. Teraz pozostaje nam tylko podziwiać, jak zadowoleni ucznio-
wie obserwują bardzo szybko wirujący (z wkrętem i wiatraczkiem) magnes.
Proponujemy, aby uczniowie zbadali, w którą stronę wiruje magnes przy zmia-
nie połoŜenia biegunów baterii (czyli zmianie kierunku płynącego prądu)
i biegunów magnesu.

PoniŜszy obrazek przedstawia zmontowany i opisany silniczek gotowy do uru-
chomienia:

Rys. 4: zmontowany i opisany silniczek w wersji
z obracającym się magnesem

Natomiast klikając tu moŜna zobaczyć film przedstawiający złoŜenie i urucho-
mienie silniczka. Prosimy równieŜ sprawdzić co się stanie, jeśli odwrócimy ba-
terię.

(cid:3) wersja z obracającą się ramką (Grzegorz F. Wojewoda)

Za pomocą noŜyczek odcinamy kawałek miedzianego drutu o długości około 40
cm. Druty miedziane są z reguły pokryte warstwą lakieru pełniącego rolę izo-
lacji. W połowie długości, na odcinku około 8 cm, usuwamy (oczywiście za po-
mocą noŜyczek) izolację. Drut miedziany moŜna „odzyskać” ze zwykłego prze-
wodu elektrycznego:

Rys. 5: przygotowanie odpowiedniej ilości miedzianego drutu

Wykonanie ramki rozpoczynamy od zrobienia „pętelki”. NaleŜy przy tym uwa-
Ŝać, aby kawałki drutu nie stykały się ze sobą:

Rys. 6: formowanie ramki zaczynamy od wykonania pętelki

Następnie wyginamy boki ramki. Rozmiary ramki dobieramy tak, aby druty je
tworzące znalazły się około 0,5 cm od baterii. Wyginanie ramki kończymy przy-
gotowaniem końcówek drutu do ślizgania się po górnej części baterii. Zbyt dłu-
gie końcówki drutu naleŜy odciąć, oczywiście za pomocą noŜyczek:

Rys. 7: w pełni uformowana ramka

Przygotowaną w ten sposób ramkę mocujemy do baterii z magnesem:

Rys. 8: końcowy etap składania silniczka

I juŜ moŜemy podziwiać obracającą się ramkę, czyli działający model silnika
elektrycznego (fotografia silnika w ruchu):
Rys. 9: Zdjęcie działąjącego silniczka w wersji z obracającą się
ramką

Klikając tutaj moŜna zobaczyć filmik przedstawiający złoŜenie i uruchomienie
silnika elektrycznego w wersji z obracającą się ramką miedzianą.

TakŜe bawiąc się tym silniczkiem prosimy sprawdzić co się stanie, jeśli
obrócimy baterię lub magnes.

(cid:3) silnik prądu stałego z obracającym się uzwojeniem (Arwind Gupta)

Budowę silniczka zaczniemy od nawinięcia uzwojenia z drutu miedzianego.
Uzwojenie powinno mieć 10 – 15 zwojów. Za wiele zwojów spowoduje Ŝe
uzwojenie będzie zbyt cięŜkie, za mało zwojów pogorszy działanie silnika. Do
nawijania moŜna wykorzystać baterię, tak jak na zdjęciu poniŜej, lub inną
rurkę o podobnej lub trochę mniejszej średnicy. Nawet własny palec!
Rys. 10: Nawijanie uzwojenia

Końce uzwojenia delikatnie oplatamy i wyprowadzamy na zewnątrz, tak jak na
zdjęciu:

Rys. 11: Zakończenie uzwojenia

Teraz trzeba zdrapać izolację z końcówek uzwojenia, ale tylko na połowie
obwodu drutu miedzianego, tak jak na zdjęciu! JeŜeli zdejmiemy izolację na
całym obwodzie, w czasie ruchu silnika uzwojenie będzie przyspieszane przez