9 - 1
Лабораторна робота № 4 (102), §15. Дія магнітного поля на рамку зі струмом (103-109)
Серце сучасних електромоторів та пральних машин
Коли в замкнуту рамку зі струмом потрапляє магнітне поле, на її протилежні сторони починають діяти сили Ампера, спрямовані в протилежні боки. Вони не зміщують рамку поступально, а створюють обертовий момент (крутний момент), який змушує її обертатися навколо осі. На цьому простому, але геніальному фізичному принципі базуються абсолютно всі електродвигуни на Землі — від крихітного вібратора в мобільному телефоні до потужних силових агрегатів електромобілів та промислових роботів.
Домашній міні-експеримент: «Мікроскопічний електродвигун за 5 хвилин»
Мета: Наочно продемонструвати дію магнітного поля на рамку зі струмом, змусивши її безперервно обертатися.
Обладнання: Батарейка на 1,5 В (тип АА), неодимовий магніт (або сильний круглий магніт), дві канцелярські скріпки, шматок ізольованого тонкого дроту (близько метра), наждачний папір або ніж для зачистки.
Хід роботи:
Намотайте з тонкого дроту акуратну круглу чи овальну котушку діаметром близько 3 см (зробіть 10–15 витків), а кінці дроту виведіть на протилежні боки котушки вздовж її осі обертання, щоб вона тримала форму.
Найважливіший нюанс: Зачистіть ізоляцію з кінців дроту за допомогою наждаку. На одному кінці зніміть ізоляцію повністю з усього кола, а на іншому — лише з верхньої половини (це створить найпростіший комутатор-вимикач, який вмикатиме струм лише під час однієї половини оберту).
Розігніть дві канцелярські скріпки так, щоб на їхніх кінцях утворилися петельки-опори, і за допомогою ізоляційної стрічки міцно прикріпіть їх до полюсів батарейки.
Покладіть неодимовий магніт на плоску поверхню батарейки по центру.
Вставте кінці витків котушки в петельки скріпок так, щоб котушка висіла над магнітом, і злегка підштовхніть її пальцем.
Що відбувається: Котушка почне швидко й безперервно крутитися! Електричний струм протікає через витки, вступає в реакцію з магнітним полем неодимового магніту, а частково знята ізоляція забезпечує імпульсну подачу струму в потрібній фазі, перетворюючи електричну енергію на механічне обертання.