Самый простой в мире электродвигатель


Правильное название этого электродвигателя: униполярный двигатель Фарадея.

Главной его частью является проводящий (или покрытый токопроводящим слоем)цилиндрический магнит (в приведённых видеофрагментах используются неодимовые магниты).

Самый простой в мире электродвигатель состоит из гальванического элемента, цилиндрического магнита, шурупа и кусочка провода.


Ученики вполне могут дать объяснение его работы. На свободные заряды, движущиеся радиально от оси магнита к его ободу или наоборот, в магнитном поле магнита действует сила Лоренца, направление которой находится по правилу левой руки. Эта сила и создаёт вращающий момент.

Униполярный двигатель и униполярный индуктор Фарадея

Более интересным является рассмотрение униполярного индуктора Фарадея.
Ленцем был сформулирован принцип обратимости электрических машин: принципиальное устройство преобразователя электрической энергии в механическую (электродвигатель) и механической энергии в электрическую (генератор) одинаково. Электродвигатель может играть роль генератора и наоборот, электродинамическая головка может использоваться в качестве микрофона и наоборот.
Если вращать магнит вокруг своей оси, то на свободные заряды, движущиеся вместе с ним, будет действовать сила Лоренца, возникнет разделение зарядов, а значит, разность потенциалов между осью магнита и его ободом, т. е. ЭДС индукции. Явление униполярной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году. Такая система будет теперь называться не униполярным двигателем, а униполярным индуктором (генератором, динамо) Фарадея (сам Фарадей ссылался на работы Араго, опубликованные в «Philosophical Transaction», 1825 г.). Если к оси и ободу вращающегося магнита присоединить скользящие контакты, соединённные проводником, то по цепи потечёт ток, который можно обнаружить с помощью гальванометра.
Важно отметить, что в данном случае возникновение ЭДС индукции не связано с изменением магнитного потока, а объясняется только силой Лоренца.
Магнит можно оставить неподвижным, а вращать проводящий диск. Возникнет разность потенциалов между центром диска и его краем. Если соединить эти точки проводником, то по нему потечёт ток.

Униполярный двигатель /индуктор Фарадея

Интересно отметить: имеет значение – вращать диск относительно неподвижного магнита или вращать магнит относительно неподвижного диска. Во втором случае ЭДС не возникает, хотя, казалось бы, движение относительно, и разницы не должно быть. Но во втором случае нет движения свободных зарядов в магнитном поле (диск неподвижен относительно магнитного поля магнита), и нет изменения магнитного потока через любой мысленно выделенный контур внутри диска (при вращении центрально-симметричного магнита вокруг оси, поле не меняется, вектор В остаётся неизменным в каждой точке).

А теперь вспомним, что наша планета Земля является вращающимся магнитом, а значит, представляет собой униполярный индуктор. Свободные электрические заряды её проводящих сред (ионосферы, морей, недр) подвержены действию силы Лоренца. Возникает глобальное перераспределение зарядов, генерируется ЭДС униполярной индукции. Ясно, что это должно влиять на природные процессы на Земле: на климат, электрические явления в атмосфере. Но в настоящее время эти сложные взаимосвязи не являются хорошо изученными.

В Большом энциклопедическом словаре написано: «В технике униполярные машины используются редко, т.к. они являются токовыми машинами, т.е. дают большой ток (до 100 кА), но маленькое напряжение (1-10 В). Они применяются в электрохимии, при электросварке, в ускорителях заряженных частиц, для питания электромагнитов, в установках электроискровой обработки металлов, как источник питания жидкометаллических насосов постоянного тока и др.» [Униполярная индукция // Большой энциклопедический словарь. Физика. Научное издательство «Большая Российская энциклопедия». Москва, 1998].
В промышленных униполярных генераторах используют не постоянные магниты, а тороидальные катушки возбуждения. В экспериментальных установках получают ток до миллионов ампер.
Особый класс униполярных генераторов составляют ударные униполярные генераторы, которые при торможении дают очень большие и короткие импульсы тока. Например, от такого генератора питается ТОКАМАК в Канберрском университете в Австралии. Такие мощные импульсы тока хороши для питания перспективных электромагнитных орудий сверхвысокой кинетической энергии. Эти разработки уже ведутся в оборонной промышленности. Например: США отказались от пороха в орудиях.

google.com bobrdobr.ru del.icio.us technorati.com linkstore.ru news2.ru rumarkz.ru memori.ru moemesto.ru

28 ответов to “Самый простой в мире электродвигатель”

  1. Спасибо за интересную статью

  2. прикольно кто-то придумал

  3. Эх, где были такие батарейки в моём детстве. Где были такие сайты…
    Помню, зачитывался детской книжкой про физику, уже не помню как называется. Мастерил телефоны на ниточке, мультики рисовал, которые показываются на проигрывателях пластинок :)

  4. Да, мне б в свое время в школе такие опыты, может и интерес к науке проснулся бы..

  5. А нам физик три года назад в 11 классе нечто похожее показывал! :)
    Было очень интересно :)

  6. Прикольно, кстати на youtube полно всяких интересных роликов подобного рода.

  7. Занятно, ничего не скажешь :)
    А ещё какой-нибудь «сделай сам» ради интереса?

  8. Даа… Лушче бы на уроках физике показывали как делать такие штуки чем зубрить теорию… теория сейчас не помагает и забылась вся, а это знание я думаю осталось бы на всю жизнь ;)

  9. Блин побежал тестить, хочу сделать такое)

  10. Ты отпишись потом ;) а то мы за тебя волноваться будет вдруг чото рванет %)

  11. ктото проверил работает ?

  12. Я проверял. Работает.

  13. Действительно работает

  14. :))) Тема только что проверил: работает

  15. Ух ты надо бы попробовать также сделать

  16. Супер :) Отличный урок, обязательно попробую соорудить сие чудо дома :) Спасибо.

  17. Век живи век учись! Воистину современным школьникам можно срывать уроки нараз, выудив подобное и задав вопрос физику, неудержался бы от объяснения.

  18. на до бы себе попробовать такое зделать .Спасибо.

  19. Народ, подскажите где взять такие магнитики…

  20. прикольно!!!!

  21. ОН то простой, но его на час не хватит…

  22. Супер

  23. Просто, дешево и сердито.

  24. Здесь тоже интересная информация о двигателях, как их сделать. http://apsportal.org.ua/stati

  25. Обьяснение эффекта, конечно, красивое. Но, оно не обьясняент похожего опыта, где вращается проводник на батарейке соединенной с магнитом.

  26. Владимир:

    В работе униполярной машины (генератор Фарадея или двигатель Барлоу) никаких разночтений с традиционной физикой нет. Поля магнитов в предлагаемых к обозрению экспериментах допустимо рассматривать как однородные. Погрешности измерений никто не анализировал. На заряд (электрон), движущейся (вместе с проводником для генератора или в проводнике для двигателя) в однородном магнитном поле, действует Лоренцева сила. Поле является однородным по отношению к заряду (проводнику с током) при условии, что его напряженность в некотором объеме остается неизменной. Следовательно т.к. в первом приближении поле однородно то вращение магнита или другое его перемещение на величину силы взаимодействия не влияет. Допуская справедливость принципа суперпозиции полей, сумма результирующего поля заряда (проводника) в направлении силовых линий поля магнита (реакция якоря) равна нулю, соответственно изменения напряженности поля магнита не происходит, а, следовательно, электромагнитный момент взаимодействия магнита с зарядом (проводником) равен нулю.
    В развитие конструкции Фарадея напрашивается решение, состоящее из трех пунктов:
    1. Поле возбуждения однородное.
    2. Величина поля возбуждения максимально возможная.
    3. Скорость движения заряда максимальная.
    Первые два пункта требуют эквипотенциальные поверхности с минимальным воздушным зазором, последний, угловые скорости для диска (сравнительно большего диаметра) не приемлемые. Вариант решения цилиндр. Остальное Ваша фантазия и инженерный расчет.

  27. [...] Самый простой в мире электродвигатель [...]

  28. Униполярная машина не может по умолчанию вращаться в рамках существующей современной физики и электродинамики. Без понятия «эфира» объяснения типа «суперпозиция полей», «сумма результирующего поля заряда», «Барон Мюнхаузен может вытащить себя и лошадь из лужи за волосы» набор бессмысленных фраз ничего не объясняющих. В современной науке движение может возникнуть при взаимодействии двух тел, двух зарядов и никак иначе. А тут одно тело, один заряд. Как в диодах и транзисторах бегают «дырки от бубликов» и регулируют движение электронов. Как «дырка от бублика» может что-то регулировать? Как вращается магнит «сам» по себе? Зачем статор электродвигателю или генератору, если достаточно просто «Ротора»? В рамках существующей науки «Физики» ответов на эти вопросы нет, много необоснованных теорий и предположений. По большей части «Физика» 20 века больше похожа на художественную литературу. Как-то так.

Оставьте комментарий