Homopolární motor

Pokus číslo: 2201

  • Cíl pokusu

    Cílem pokusu je vytvořit elektromotor z jednoduchých pomůcek.

  • Teorie

    Homopolární motor naší konstrukce je složen z permanentního magnetu, baterie a speciálně tvarovaného vodiče. Vodič je pohyblivě spojen s póly baterie, prochází jím tedy proud a v jeho okolí vzniká magnetické pole, které interaguje s polem permanentního magnetu.

    Směr síly, která působí na pohyblivý vodič s proudem, lze určit pomocí Flemingova pravidla levé ruky. Jeho aplikací zjistíme, že na pravé rameno vodiče působí magnetická síla směřující před nákresnu (směrem „ven z displeje“), zatímco na levé rameno síla směřující za nákresnu (směrem „do displeje“), což naznačuje obr. 1. Moment této dvojice sil uvádí pohyblivý vodič do otáčivého pohybu.

    Obr. 1: Schéma homopolárního motoru.

    Jako základ pro obr. 1 bylo využito schéma publikované jako volné dílo na Wikipedii.

  • Pomůcky

    • tužková baterie
    • měděný drátek
    • neodymový magnet
    • kovová podložka (s průměrem odpovídajícím průměru tužkové baterie)
    • nůž a kleště
  • Postup

    1. Z měděného drátku vytvořte konstrukci dle obr. 3. Průměr spodní smyčky odpovídá průměru válcového neodymového magnetu.

    2. Na neodymový magnet položte tužkový článek (doporučujeme kladný pól položit na magnet).

    3. Z měděné konstrukce seškrábejte izolaci v místě dotyků s magnetem a s baterií (vyznačeno v obrázku zelenými šipkami).

    4. Na volný pól baterie položte nebo připevněte podložku a do vzniklé prohlubně položte měděnou konsturkci.

    5. Sledujte výsledek pokusu.

    Obr. 3: Měděná konstrukce pro homopolární motor
  • Vzorový výsledek

    Vzorový výsledek ukazuje video níže.

  • Technické poznámky

    • Většina měděných drátů je pokryta nevodivou izolační vrstvou, tu je nutné v místě dotyku měděné aparatury s článkem a magnetem seškrábat smirkovým papírem nebo nožem. Alternativně lze použít neizolovaný drát.

    • Pokud je mezi měděnou konstrukcí a magnetem příliš velké tření, je otáčení motoru pomalé a trhané.

  • Metodické poznámky

    • Experiment je vhodný k ověření, že žáci ovládají Flemingovo pravidlo levé ruky a jsou s jeho pomocí schopni předpovědět, jakým směrem se motor začne otáčet.

    • S homopolárním motorem se lze setkat i v konstrukčně odlišných variantách, tato je ale nejnázornější z hlediska vysvětlení jeho fungování.

Typ pokusu: kvalitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: proveditelné s jednoduchými pomůckami
Čas přípravy pokusu: 3–10 minut
Čas provedení pokusu: do 3 minut
Pokus je zachycen na videu