Фарадей оказался первым, кто прямым экспериментом подтвердил справедливость этой идеи. Работа этой установки объясняется действием силы Ампера на проводник с током, находящийся в магнитном поле.
Эта сила названа в честь великого французского физика и математика Ампера Андре Мари, который построил первую теорию магнетизма, основанную на гипотезе молекулярных токов и установил количественные соотношения для силы этого взаимодействия. Направление действия этой силы легко определить по правилу левой руки.
Так в 1821 г. был создан первый электродвигатель, который получил название униполярного, поскольку для его работы необходим только один полюс магнита. В устройстве униполярных приборов широко использовалась ртуть. Дело в том, что ртуть, обладая хорошей проводимостью, обеспечивает надёжный электрический контакт с металлическими проводниками и в то же время оказывает сравнительно небольшое механическое сопротивление движению этих проводников. Однако пары ртути ядовиты, и постепенно ртуть была вытеснена из учебного эксперимента. Возникла потребность в униполярном двигателе без ртути.
Одним из тех, кто решил проблему, был московский учитель физики . Целью его исследования являлось создание доступного униполярного электродвигателя, полностью удовлетворяющего правилам техники безопасности. Требование доступности означает использование в приборе только того оборудования, которое имеется в школьном кабинете физики.
В результате работы получилась экспериментальная установка.
Видно, что ртуть в контактах заменена твёрдым металлом, а вместо силы жидкого трения действует сила трения качения.
Магнитный подвес проволоки резко упростил всю установку, однако она всё же не столь доступна, чтобы её мог повторить любой школьник у себя дома. Поэтому можно было предвидеть дальнейшее совершенствование учебного униполярного электродвигателя.
И следующий шаг действительно был сделан. Появились и получили широкое распространение сильнейшие постоянные магниты и мощные гальванические элементы.
Магниты изготавливаются из сплава редкоземельного металла неодима, железа и бора, поэтому и называются неодимовыми. Они обладают огромной остаточной магнитной индукцией. Изготавливаются неодимовые магниты самой различной формы, в том числе и в 
виде дисков. Применяются они, например, в электродвигателях компьютеров, в телефонах наушников, в маломощных динамиках и т. д. Что касается современных гальванических элементов, то они имеют большую ёмкость и обеспечивают при коротком замыкании электрический ток порядка единиц ампер.
Этот технический прогресс немедленно привёл к созданию простейшей модели униполярного двигателя. Постоянный магнит в форме диска примагничен к шляпке стального шурупа-самореза. Остриё шурупа примагничено к стальному положительному полюсу гальванического элемента. С отрицательным полюсом этого элемента соединён очищенный от изоляции конец многожильного медного проводника. Если вторым концом этого проводника слегка коснуться боковой поверхности 
магнита, магнит и шуруп приходят в быстрое вращение вокруг оси!
Насколько этот электродвигатель проще и доступнее!
Униполярные двигатели не нашли широкого применения в практике, наибольшее признание получили коллекторные электродвигатели, созданные нашим соотечественником Борисом Семеновичем Якоби в 1834 году.
Электродвигатель включает статор, якорь и коммутатор. Электрический ток от источника подается в обмотку через специальные скользящие контакты – щетки. Это две упругие металлические пластины, которые соединены проводниками с полюсами источника тока и прижаты к коллектору. Когда по обмотке якоря идет электрический ток, ротор под действием магнита начинает вращаться.
Глава II. Практическая часть.
2.1. Эксперимент по изготовлению модели электродвигателя.
В статье, опубликованной в журнале Юный Техник №3 за 1984 год было представлено изготовление миниатюрного электромоторчика, который можно сделать из подручных материалов.
Для этого необходимы: жесть, проволока, деревянная заготовка, нитки, фольга, клей, наждачная бумага.
Чтобы получить представление об этом процессе, достаточно взглянуть на серию рисунков, раскрывающих технологию изготовления прибора в двух вариантах. Сразу видно, что это отнюдь не простое дело.
Появление керамических постоянных магнитов позволило разработать простейшие модели электродвигателя. Сейчас я предлагаю проделать работу по изготовлению модели электродвигателя.
Нам потребуются:
· гальванический элемент;
· керамический магнит;
· зажимы типа «крокодил»;
· катушки, содержащие примерно 10 витков медного провода.
· терпение и настойчивость;
· умелые руки
Собрать его можно за несколько минут и тут же убедиться, что он работает.
1.Приготовил детали. 2. Присоединил коротких провода к батарейке. Предварительно загнул концы маленьких проводков.
3. Взял магнит. Скотчем прикрепил на батарейку - создал электромагнетизм.
4. Теперь проверим действие электромагнитного поля. На уголки проволочек уложу медный провод. О, чудо! Он завертелся, как волчок.
5. Пока не закончится заряд батарейки, под воздействием электромагнитного поля медный провод будет вращаться.
6. Таким образом, мы создали простейшую модель электродвигателя.
3.Заключение.
В результате работы над проектом и проведённых экспериментов я узнал:
· что такое электрический ток и как он образуется;
· как светит электрическая лампочка;
· как работает батарейка;
· из чего можно получить электрическую энергию;
· изучил литературу об электрическом токе и магнетизме;
· рассмотрел виды приборов для определения напряжения;
· установил связь между электрическими и магнитными явлениями;
· создал простейшую модель электродвигателя;
· провел мастер-класс по изготовлению модели электродвигателя среди одноклассников.
Наша гипотеза подтвердилась! Изучив, принцип работы электродвигателя и подобрав соответствующие материалы из подручных средств, можно изготовить модель электродвигателя.
Проект будет полезен на уроках окружающего мира, физики, во внеклассных мероприятиях как возможность создания учебного электродвигателя, предназначенного для изучения электромагнита.
Принцип действия модели прост и может быть усвоен любым школьником, начинающим изучать физику. А сама модель практически ничего не стоит, так как всё необходимое имеется в быту. Изготавливать её можно из поручных средств за минуты или десятки минут.
Моя работа достаточно важна для меня и других школьников, так как пробуждает интерес к изучению физики.
Перспективы дальнейшей разработки проекта.
Я хочу узнать: существует ли вечный двигатель или это из мира Фантастики. Если существует, как работает. Можно ли самому изготовить и где используется?
Список используемых информационных ресурсов.
1. Дженис Ван Клив. 200 экспериментов. – М.: Уайли, 1995.
2. Дом энергии. – http://dom-en. ru/sprav1/
3. Мои первые научные опыты. – Словакия: Издательская группа «Контэнт», 2003.
4. Пёрышкин . 8 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.
5. Проводники. – http://elementy. ru/trefil/21130.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
