Världens enklaste elektromotor

En liten motor skapas av fyra enkla föremål

Bidrag från: supermagnete, Uster, Schweiz, [email protected]

Online sedan: 2007-11-11

Innehållsförteckning

Homopolär motor med roterande magnet

I tidskriften Physik in unserer Zeit beskrevs ett experiment som fullständigt förbluffade oss på supermagnete.se. Vi har sedan länge varit fascinerade av våra magneter, men att det skulle vara möjligt att bygga en liten elmotor (homopolarmotor) med en av våra magneter och endast tre ytterligare komponenter, var nästintill otroligt. Men bara 5 minuter senare hade vi redan byggt motorn och kunde inte sluta få magneten att rotera. Ett otroligt fenomen!

Material som behövs

1 järnskruv
1 alkaliskt batteri
1 bit avisolerad koppartråd
1 valfri skivmagnet, t.ex. S-15-08-N

Magnetkulor K-19-C

Tillverkning

Fäst skruvhuvudet och skivmagneten vid varandra.
Anslut skruvspetsen till minuspolen (undersidan) på batteriet.
Tryck den ena avisolerade sidan av ledaren mot batteriets pluspol med pekfingret (se foto nedan).
Ta tag i ledaren med den andra handen och rör magneten så långt ut som möjligt med ledarens fria ände.

Det är lättast om skivmagneten har en diameter på minst 8 mm och en höjd på minst 3 mm – och det är faktiskt ännu roligare med större magneter än med mindre. Om du redan har en neodym-skivmagnet, prova gärna direkt. Experimentet fungerar till och med med stavmagneter och magnetkulor.

För avancerade användare
Oändliga variationer är möjliga när man försöker få hela skulpturer att rotera. Här får man återigen en magnetkula K-19-C att snurra. Denna är fast förbundet med en dubbel-tetraeder av stavmagneter och stålkulor, som till slut roterar i hög hastighet tillsammans med magnetkulan.

Tips och tricks

Magneten snurrar inte alls? Det viktigaste är förstås att kretsen är sluten. Kontrollera att skruvspetsen har god kontakt med batteriets undersida. Använd gärna större magneter vid de första försöken – med dessa är det oftast lättare att lyckas.
Skruven wobblar och snurrar inte jämnt? Troligen har du fått tag på en skruv med sned spets. Prova med en annan skruv eller fila spetsen rak.
Roterande skulpturen är för tung; magnetkraften räcker inte för att hålla fast mot batteriet. Lägg in en liten magnetkula mellan batteriet och skruven, till exempel magnetkulan K-08-C (som på sista bilden ovan).
Tips för undervisningen [från vår kund Michael Sexauer]: "Rotationen blir särskilt imponerande och synlig även från de bakre bänkraderna om man fäster ett pappersvindhjul med en liten magnet under den roterande magneten. Färdig är fläkten!"

PDF-fil

Vi har vänligen fått tillstånd från Wiley-VCH Verlag i Weinheim att publicera originalartikeln (på tyska) på vår webbplats.

Homopolär motor med roterande tråd

Nödvändigt material för en homopolär motor

Tillägg från kunden Maarten Duijnstee, Rotterdam (Nederländerna):

Maarten Duijnstee, fysiklärare från Rotterdam, skickade oss ett lärorikt experiment med en superenkel elektromagnetisk motor och skriver så här:

Homopolarmotorn är ett av mina favoritexperiment med supermagneter. Ingen lödning krävs och rotorn kan böjas till av en enda bit koppartråd. Därför kan den tillverkas av barn från cirka 8 års ålder.

Material:

1 skivmagnet 15 x 8 mm
1 vanlig AA-batteri
30 cm koppartråd med 1 mm diameter för trådslingan
litet vattenkärl fyllt med 1 cm vatten (valfritt, för att säkerställa kontakten)

Tips: Som koppartråd kan man använda en vanlig elkabel från hushållet, ta bort isoleringen och använda tråden inuti.

Homopolarmotor, bestående av batteri, koppartråd och magnet

Instruktioner:
1) Börja med att forma den cirkulära delen av öglan med koppartråden. Linda mitten av tråden runt magneten (en och en halv varv). Vid böjningen kan du även använda batteriet som motform. Observera dock: Tråden måste till sist sitta löst runt den något större magneten, så linda inte för hårt.

2) Böj resten av tråden enligt bilden. Forma till sist öglans spets, som ska placeras på batteriet.

Mått på den färdiga öglan: 6 cm hög, 4,5 cm bred.

3) Placera magneten på batteriets negativa pol. Om det behövs kan du göra en liten fördjupning på batteriets positiva pol för att centrera trådspetsen bättre.

Fysisk bakgrund

Den homopolära motorn är ett trevligt experiment för att demonstrera den så kallade Lorentzkraft. Denna kraft uppstår när en strömförande ledare befinner sig i ett magnetfält. Av motorns rotationsriktning kan man dessutom utläsa var magnetens nord- och sydpol är belägna.