Em 1821, Michael Faraday construiu um motor homopolar simples usando uma bateria, um ímã e fio, que abriu o caminho para o motor elétrico moderno. Com os mesmos materiais, você pode construir seu próprio motor homopolar e fazer alguns experimentos para observar a física em funcionamento!
Passos
Método 1 de 3: Construindo um Motor Homopolar Simples
Etapa 1. Reúna seus materiais
Você não precisa de nenhuma ferramenta especial para fazer um motor homopolar. Tudo que você precisa é de uma bateria, um pedaço de fio de cobre e um ímã de neodímio.
- Você pode usar qualquer tipo de bateria alcalina, mas uma bateria maior, como uma célula C, será mais fácil de segurar.
- Pegue alguns centímetros de fio de cobre. Você pode usar fio desencapado ou fio isolado. Se você optar por usar fio isolado, remova parte do isolamento em cada extremidade. Você pode encontrar fios de cobre online ou na maioria das lojas de ferragens.
- Qualquer ímã de neodímio deve servir para este experimento, mas procure um com revestimento condutor. Você pode comprar ímãs de neodímio banhados a níquel de vários tamanhos online.
- Você também precisará de um parafuso para drywall. O parafuso permitirá que você veja o motor em ação. Depois de construir o motor com sucesso, o parafuso irá girar.
Etapa 2. Coloque o ímã no parafuso
Pegue o ímã de neodímio e prenda-o na cabeça do parafuso do drywall.
Etapa 3. Prenda o parafuso em uma das extremidades da bateria
Você pode colocar a ponta do parafuso em qualquer um dos lados da bateria. O lado que você escolher determinará em qual direção seu motor girará.
O único ponto de contato entre a ponta do parafuso e a bateria serve como um rolamento de baixa fricção. Um ímã mais pesado diminuirá a quantidade de atrito entre esses dois pontos
Etapa 4. Coloque o fio de cobre na bateria
Pegue o fio de cobre e segure-o na outra extremidade da bateria. Por exemplo, se você colocou o parafuso na extremidade do botão da bateria, segure o fio de cobre na extremidade plana.
Etapa 5. Conclua o motor
Coloque suavemente a extremidade livre do fio de cobre na lateral do ímã. O ímã e o parafuso devem começar a girar.
- Ao colocar o fio de cobre na lateral do ímã, você completa o circuito entre os terminais da bateria. A corrente flui de uma extremidade da bateria, desce pelo parafuso e chega ao ímã. Tocando o fio na lateral do ímã, você permite que a corrente continue fluindo através do fio e na outra extremidade da bateria.
- Um motor homopolar é capaz de rotação contínua sem a necessidade de reverter a direção da corrente.
- Não demora muito para o parafuso começar a girar em alta velocidade. Tanto o parafuso quanto o ímã podem voar facilmente para fora da bateria. Tenha cuidado ao trabalhar com ímãs e eletricidade.
- É possível que o fio aqueça durante a realização deste experimento. Não segure o fio no ímã por longos períodos de tempo.
Método 2 de 3: fazendo um motor homopolar independente
Etapa 1. Reúna seus suprimentos
Você só precisa de algumas coisas para fazer um motor homopolar independente. Você deve conseguir encontrar tudo o que precisa online ou na loja de ferragens local.
- Você precisará dos seguintes materiais para fazer seu motor: 1 bateria AA, 2 a 3 ímãs de neodímio e vários centímetros de fio de cobre.
- Você também pode precisar de um alicate ou alicate para ajudá-lo a trabalhar o fio de cobre.
Etapa 2. Coloque a bateria nos ímãs
Empilhe seus ímãs para formar uma posição. Coloque o lado plano ou negativo da bateria em cima dos ímãs.
Etapa 3. Dobre o fio de cobre
Pegue vários centímetros de fio de cobre e dobre-o de forma que uma das extremidades toque o ímã e a outra toque o lado positivo da bateria.
- Você pode dobrar seu fio de cobre em diferentes formas que girarão quando colocados na bateria. As formas simétricas funcionam melhor, para que o giro não perca o equilíbrio do fio.
- Experimente dobrar o fio em forma de coração. Quando você formar a forma de coração, dobre cada extremidade do fio de cobre para que eles se encaixem ao redor do ímã. O recuo na parte superior do coração será o ponto de conexão para a extremidade positiva da bateria.
Etapa 4. Coloque o fio sobre o motor
Pegue o seu fio e coloque-o sobre a bateria. Contanto que você tenha uma seção de fio tocando a lateral do ímã e uma seção de fio tocando o lado positivo da bateria, seu fio deve girar.
- A corrente neste motor homopolar flui na presença de um campo magnético. Quando uma corrente flui em um campo magnético, ela experimenta algo conhecido como força de Lorentz. A força de Lorentz é o que faz o fio girar ao redor da bateria.
- O fio se conecta à bateria em três pontos. Um ponto do fio está no terminal positivo e as duas extremidades do fio estão perto do ímã, no terminal negativo. A corrente flui para fora do terminal positivo e desce em ambos os lados do fio. O campo magnético empurra a corrente para fora, fazendo com que os fios girem.
Método 3 de 3: Construindo um Sistema de Propulsão Magneto-hidrodinâmico
Etapa 1. Reúna seus suprimentos
Você pode usar seu motor homopolar para demonstrar a propulsão magneto-hidrodinâmica (MHD). A propulsão MHD é um meio de usar corrente elétrica para empurrar algo pela água. Você precisará do seguinte para esta experiência:
- 1 bateria de célula C
- 1 ímã de neodímio forte
- 2 pedaços de fio de cobre grosso
- Um pequeno prato
- Sal e pimenta
Etapa 2. Prepare a água
Despeje cerca de 0,25 a 0,5 polegadas (0,6 a 1,3 cm) de água no prato. Não encha o prato completamente. Acrescente alguns pedaços de sal e pimenta e coloque o prato sobre o ímã.
Adicionar sal melhora a condutividade da água. Adicionar pimenta permite que você veja a propulsão em ação
Etapa 3. Dobre o fio
Dobre cada pedaço de fio de forma que, ao prendê-los à bateria, as extremidades opostas fiquem a apenas alguns centímetros de distância.
Quando você segura o fio de cobre na bateria, os fios devem ter quase a forma de um "Y". Tenha cuidado para não deixar as pontas do fio se tocarem
Etapa 4. Segure os fios na bateria
Segure um fio contra o lado positivo da bateria e uma extremidade contra o lado negativo da bateria.
Etapa 5. Cole as pontas livres do fio no prato de água
Coloque um fio no centro do prato e o outro na lateral do prato. Você deverá ver a água começar a girar em torno de um dos fios.
- A água se move devido à força de Lorentz. Cada fio carrega uma corrente elétrica. Ao mergulhar os fios na água salgada, você completa o circuito. A corrente se move horizontalmente na água, de um fio a outro. Como o prato de água está apoiado em um ímã, há um campo magnético se movendo para cima através da água. Quando a corrente elétrica se move através do campo magnético, a força de Lorentz faz com que a água gire.
- Se você girar a bateria, poderá inverter a direção da corrente e a água girará na direção oposta.
- Você está lidando com água e eletricidade, portanto, tenha cuidado ao realizar este experimento.
