Физика в играх

Мы опишем самодельный электромотор, такой, что с помощью его можно будет приводить в движение разные легкие модели.

Возьмите железный шуруп потолще. Обмотайте его изолированной проволокой и ввинтите в деревяшку (рис. 131). Вырежьте из жести от консервной банки 10 полосок, проколите их все посредине и наденьте на вязальную спицу Чтобы полоски не расходились веером, оберните концы тоже жестяными полосками.

Рис. 131

Спицу-ось с полосками поставьте около шурупа так, чтобы полоски приходились над ним как можно ближе. Теперь, если в обмотку пустить ток, винт намагнитится и притянет полоски. В этот момент ток надо включить, но полоски не остановятся, а с разгона проскочат дальше. Когда полоски будут приближаться к винту другим концом, снова включите ток; электромагнит опять притянет их к себе, но вы опять выключите ток, и мотор будет работать все время, пока ток будет включаться и выключаться. Конечно, плохо включать ток руками. Очень трудно успеть это сделать вовремя. Надо так сделать, чтобы электромотор сам автоматически прерывал ток, когда нужно.

Еще лучше будет мотор, если поставить не один винт, а два — по обоим концам жестяных полосок. Тогда при включении тока винты электромагнита будут притягивать полоски сразу с обоих концов. Еще лучший мотор получится, если оба винта соединить жестяными полосками, чтобы образовался подковообразный магнит. Но вот беда: когда полоски будут стоять точно над полюсами электромагнита, они не смогут сами сдвинуться с места. Значит, ось мотора надо сначала повернуть, и только после этого она начнет вращаться самостоятельно.

Этот недостаток устранить нетрудно: нужно и на пачке жестяных полосок тоже сделать обмотку.

Вы знаете уже, что при намагничивании железа любой его полюс можно сделать северным или южным. Все зависит от того, в какую сторону идет ток в обмотке. Значит, если ток пустить так, чтобы неподвижный подковообразный электромагнит был включен всегда одинаково, например, левый его полюс (рис. 132) был всегда южным, а правый — северным, тогда придется изменять направление тока только во вращающейся части электромотора, в так называемом якоре.

У нас на рис. 132 (вверху) показано, что получается.

Левый, южный полюс неподвижного электромагнита, так называемого статора, оттолкнет левый, тоже южный полюс якоря и потянет к себе правый, северный полюс. А правый полюс статора, наоборот, потянет к себе левый полюс якоря и оттолкнет правый. Значит, взаимодействие всех четырех полюсов, вместе взятых, заставит якорь быстро повернуться на оси.

Рис. 132

В тот момент, когда полюса якоря станут точно над винтами, нужно мгновенно перемагнитить якорь. Пере-магнитить его тоже очень легко. Нужно только переключить концы обмотки электромагнита якоря. Тогда окажется, что северные полюса опять вместе, южные — тоже вместе, они снова станут отталкиваться друг от друга (рис. 132, в середине), и вращение якоря продолжится в том же направлении.

Якорь пойдет именно вперед, а не обратно, потому что он успел немного разогнаться, и концы его проскочили над винтами дальше (рис. 132, внизу).

Примерно так же был устроен первый в мире электромотор, изобретенный русским ученым Якоби. Свой мотор Якоби построил более ста лет назад, в ноябре 1834 года.

Для нашего самодельного мотора (рис. 133) подберите два железных шурупа длиной примерно 4 сантиметра, с плоскими головками. Шурупы лучше взять толстые. Длину их не обязательно брать точно 4 сантиметра. Не следует брать короче, а если достанете длиннее, придется только удлинить стойки рамки, в которых держится ось. Палочки стоек должны быть на 1,5 сантиметра выше концов винтов, ввернутых в дощечку. Палочки нужно хорошо укрепить. Выдолбите в дощечке основания два отверстия и промажьте их внутри клеем. В эти отверстия заколотите палочки.

Рис. 133

Из жести вырежьте полоску шириной немного больше толщины палочек и такой длины, чтобы она как раз входила между ними. На длинные стороны полоски наложите обрезки проволоки толщиной примерно 1,5 миллиметра и обогните их краями полоски. Затем из такой же проволоки выгните две фигуры вроде буквы «П» и заложите их «ножками» в изгибы заготовленной полоски. Вытяните немного П-образные проволоки с обеих сторон, наденьте их на стойки и вдавите обратно (рис. 134). Проволоки войдут в канавки стоек, и полоска окажется крепко установленной. В ней будет вращаться ось якоря.

Рис. 134

Рис. 135