У большинства из нас двигатель ассоциируется с технически сложной машиной, которую можно построить, имея лишь соответствующее оборудование. Для сложных и мощных машин это действительно так. Но простенькая демонстрационная конструкция не потребует ничего подобного. Сегодня мы построим несколько двигателей, работающих на разных принципах, и постройка каждого из них займет не более пяти минут.
Униполярный электродвигатель
Тема, конечно, стара, но имеет множество интересных вариантов, поэтому имеет смысл ее рассмотреть. Начнем с самого простого. Для работы нам понадобятся:
- круглый, лучше (но необязательно) неодимовый магнит;
- саморез;
- щелочная цилиндрическая батарейка;
- кусок провода длиной 10-20 см.
Зачищаем концы нашего провода и начинаем сборку. К шляпке самореза крепим магнит, а сам саморез, который тоже стал магнитным, подвешиваем на один из полюсов элемента питания. На другой полюс любым удобным способом (автор фото использовал неодимовый магнитик) крепим один конец провода. Двигатель готов.
Теперь касаемся вторым концом провода магнитика и саморез начнет вращаться.
Почему так происходит? Взглянем на рисунок, приведенный ниже:
Провод не только является проводником питания, но и электромагнитом – ведь по нему течет ток. Взаимодействие магнитного поля постоянного магнита (B - фиолетовый) и тока по проводнику (I - красный) генерирует силу Лоренца (F - зеленый), вращающую магнитик, а за ним и шуруп. Оранжевым цветом на рисунке отмечена вращательная результирующая этих сил.
Полезно! Направление вращения будет зависеть от полярности подключения батареи и от положения магнита. Если перевернуть магнит или сменить полярность источника питания, саморез завращается в другую сторону.
В нашем двигателе провод является статором, а шуруп с магнитом ротором. Но что будет, если закрепить ротор и не держать статор? Верно, завертится статор, превращаясь в ротор. Попробуем поменять местами статор и ротор.
Нам понадобятся все та же батарея, неодимовый магнит и медный обмоточный провод диаметром 0.5 – 1 мм. Зачищаем изоляцию на проводе и выгибаем его следующим образом:
Устанавливаем батарейку минусовым выводом на магнит, сверху на плюсовой вывод надеваем наш ротор. Слегка его подталкиваем и двигатель заработает – рамка бодро завращается. Принцип работы такого мотора, как вы догадались, все тот же.
Любопытно, что ротор может иметь самую разнообразную форму - мотор будет великолепно работать с самыми разнообразными фигурами.
И последний двигатель, который не просто крутится, но и может передвигаться. Этакаий электромобиль с униполярным мотором. Нам понадобятся:
- батарейка;
- два круглых неодимовых магнита;
- фольга для выпечки.
Конструкция электромобиля предельно проста. Крепим магниты с обеих сторон батарейки. Раскатываем на столе фольгу.
Теперь просто кладем нашу конструкцию на фольгу, и машинка весело по ней покатится. На фото взяты магниты разного диаметра. Если необходимо прямолинейное движение, то, ясное дело, берем магниты одного диаметра.
Важно! Если машинка не побежит, то просто переворачиваем один магнитик. они должны устанавливаться на батарейку одноименными полюсами.
Коллекторный двигатель
Этот двигатель тоже электрический, но работает по несколько иному принципу, более нам привычному. По такому же принципу работает большинство электромоторов постоянного тока с возбуждением постоянными магнитами. Для изготовления такого электромотора нам понадобятся:
- 2 канцелярские скрепки;
- цилиндрический гальванический элемент;
- магнит;
- скотч;
- обмоточный провод диаметром 0.5 – 0.8 мм.
Начнем с держателей для ротора. Они же будут токосъемниками. Выгибаем у скрепок один конец так, чтобы получилось колечко.
Полезно! Вместо скрепок можно взять английские булавки – по сути, готовые токосъемники и колечко гнуть не нужно. А скрепки можно использовать по назначению, так же, как и булавки после эксперимента.
При помощи скотча крепим скрепки к полюсам гальванического элемента. Должно получиться нечто подобное.
На любой подходящей оправке наматываем катушку, состоящую из 10 – 30 витков. Автор фото использовал палец, что не совсем удобно, но лень родилась раньше нас. Концы обмотки закрепляем и получаем заготовку ротора.
При помощи ножа зачищаем лаковую изоляцию с концов провода. Один зачищаем полностью, второй только с одной стороны. Это очень важно.
Все готово, пора приниматься за сборку. При помощи пластилина крепим батарейку к столу, на нее водружаем магнитик. Лучше неодимовый, но пойдет и обычный ферритовый. Продеваем в ушки держателей концы катушки, подталкиваем ее рукой и наш моторчик заработал.
Вопрос. Как работает этот механизм? Думается, вы догадаетесь сами. В качестве подсказки – вращаясь, катушка ротора половину времени находится под напряжением, половину нет. Ведь мы зачистили один из концов обмотки только с одной стороны.
С электромоторами, думается, можно закончить. Ну а в завершение хочется предложить ролик, на котором за пять минут из стеклянного шприца был собран двигатель внешнего сгорания Стирлинга.
Двигатель внешнего сгорания за пять минут
Вот мы и убедились, что электромотор собрать совсем несложно. Правда, годится он лишь для демонстрации, но, тем не менее, это полноценный, действующий двигатель.
