Autorzy: Uczniowie Liceum Ogólnokształcącego z Oddziałami Integracyjnymi im. Mieszka I w Świnoujściu (pod opieką mgr Ewy Pater)

I

Silnik z obracającym się wiatraczkiem 

 

Wykonanie:

Do zbudowania potrzebujemy:

• baterię R-20,
• 2 magnesy neodymowe,
• gwóźdź stalowy,
• pasek folii aluminiowej o szerokości ok. 3 cm,
• 2 kawałki wstążeczki lub kolorowy papier.

Pasek z folii aluminiowej składamy na pół. Następnie przygotowujemy wiatraczek. Na gwóźdź nabijamy dwa kawałki wstążki lub lekkiej bibułki. Potem na biegunie dodatnim baterii przytrzaskujemy magnesem pasek folii aluminiowej. Do łebka gwoździa przyczepiamy drugi magnes i przykładamy końcówkę gwoździa do ujemnego bieguna baterii. Należy sprawdzić, czy magnesy użyte w tym silniczku dają pole magnetyczne identycznie zwrócone. Przykładamy koniec folii aluminiowej do bocznej powierzchni magnesu zwisającego na gwoździu i nasz wiatraczek zaczyna się obracać.

Jak to działa? 

 

Na rysunku zaznaczono informacje potrzebne do wyjaśnienia zasady działania silniczka. Ważne jest, aby przewodnik dotykał powierzchni bocznej magnesu neodymowego. Prąd płynie od obwodu magnesu do jego środka. Siła elektrodynamiczna działa stycznie do powierzchni bocznej magnesu i powoduje obrót całego układu, czyli gwoździa wraz z doczepionym magnesem.

II a

Silnik z obracającą się cewką  

 

Wykonanie:

Do zbudowania potrzebujemy:

• baterię R-20,
• 2 agrafki,
• drucik miedziany,
• magnes neodymowy,
• lutownicę lub gumkę recepturkę.

Do baterii R-20 należy przylutować lub przymocować gumką recepturką dwie agrafki. Następnie przygotowujemy cewkę. W tym celu zwijamy miedziany drucik w 10 zwojów. Z końcówek drutu należy zdjąć izolację. Gotową cewkę umieszczamy między agrafkami. Mały magnes neodymowy lokujemy pod cewką na baterii. Cewka zaczyna wirować. Jeżeli cewka od razu nie zostanie wprawiona w ruch obrotowy, należy ją lekko poruszyć palcem.

Jak to działa?

 

Gdy pozbawione izolacji końcówki drutu dotykają agrafki, prąd zaczyna przepływać z baterii przez agrafki i cewkę. W pionowym ustawieniu płaszczyzny zwoju cewki, jak również w pionowym ustawieniu linii pola magnetycznego, gdy płynie przez nią prąd, na górny i dolny element zwoju działa siła elektrodynamiczna. Daje ona moment sił skręcający cewkę. Całkowity moment sił to iloczyn indukcji magnetycznej, natężenia prądu, powierzchni zwoju i liczby zwojów. Przy poziomym ustawieniu cewki nie działa moment sił. Cewka obraca się dalej dzięki uzyskanej energii kinetycznej.

II b

Wykonanie:

Kolejne dwa silniki wykonujemy podobnie. Różnią się one tylko kształtem cewki i wielkością baterii. 

Do zbudowania 3. i 4. silniczka potrzebujemy:

• baterię R-20 lub paluszek,
• drucik miedziany,
• magnes neodymowy.

Z drutu miedzianego usuwamy izolację na końcach i na środkowym odcinku (ok. 8 cm). Następnie zbliżamy magnes do dodatniego bieguna baterii i stawiamy baterię na magnesie. W pierwszej kolejności z drutu wykonujemy na środku jego długości pętelkę o obwodzie minimalnie większym od obwodu magnesu. Następnie drut zaginamy tak, aby tworzył ramkę szerszą o ok. 0,5 cm od baterii lub trapez nieco szerszy na dole o zwężającym się ku górze boku. Końcówki drutu łączymy i tworzymy ostrze stanowiące oś ramki, na której będzie ona wirować. Ostrze będzie dotykać ujemnego bieguna baterii. Na koniec w ramkę wkładamy baterię z magnesem i ramka zaczyna się obracać wokół baterii. Oprócz ruchu obrotowego wykonuje ona ruch precesyjny, dotykając swoją pętelką powierzchni bocznej magnesu.

II c

Silnik trzeci z obracającą się ramką

II d

Silnik czwarty z obracającą się ramką

Jak to działa?

Prąd płynie przez ramkę w pokazany na rysunku sposób złożony. Na elementy dolne i górne ramki z przewodnika umieszczone w polu magnetycznym, przez które płynie prąd, działa siła elektrodynamiczna. Całkowity moment tych sił powoduje ruch obrotowy ramki. Ruch precesyjny ramki powoduje łączenie się dolnej jej części z biegunem dodatnim baterii, co daje zamknięty układ przepływu prądu.