يمكن صنع محرك كهربائي بسيط بملف ومغناطيس وبطارية. يساعد قطع التيار خلال جزء من كل دورة على استمرار دوران الملف. [3]
الخلاصة السريعة
يتفاعل مجال الملف مع المغناطيس فينشأ الدوران. [3]
- حضّر ملفًا مطليًا بالمينا وبطارية ومغناطيسًا ومشبكين، مع إشراف بالغ للصغار ونظارات حماية عند القص. أبعد المغناطيسات عن الفم والأطفال الأصغر. [2]
- اكشف محيط أحد طرفي المحور كله، ونصف محيط الطرف الآخر فقط؛ لا تنزع عزل اللفات. [1]
- ثبّت المشبكين على قطبي البطارية ليحملا الملف فوق المغناطيس. [2]
- النحاس المكشوف يمرر التيار، والعزل يقطعه؛ يكمل الملف جزء الدورة بالقصور الذاتي. [3]
- افحص حرية الحركة والتلامس، وافصل البطارية بين المحاولات وعند السخونة. [1]
الأدوات وتجهيز الملف
يلزم سلك لف نحاسي مطلي بالمينا بمقاس 30 AWG، وبطارية C بجهد 1.5 فولت، وثلاثة مغناطيسات نيوديميوم قطرها نحو 6 مم، ومشبكان معدنيان غير مطليين، وصنفرة ولاصق وقاطع. يكفي نحو 120 سم من السلك مع احتياط لإعادة اللف. [1]
ينفذ الصغار النشاط بإشراف بالغ. أبق المغناطيسات الصغيرة بعيدًا عن الفم والأطفال الأصغر سنًا، واستعمل نظارات حماية عند قص السلك. هذا النشاط للبطارية المذكورة فقط؛ لا توصله بمقبس الكهرباء.
- لف السلك عشر لفات ونصفًا حول أسطوانة قطرها نحو 1.3 سم، واترك 4 سم حرة عند كل طرف. [1]
- اسحب الملف وثبّت لفاته بلف الطرفين حول جانبيه المتقابلين؛ اجعلهما مستقيمين وعلى محور واحد يمر بوسطه. [1]
- بالصنفرة، اكشف كامل محيط منطقة التلامس في طرف. أمسك الملف قائمًا، واكشف النصف العلوي فقط من محيط الطرف الآخر؛ اترك نصفه السفلي معزولًا. [1]
تركيب الحامل والمغناطيس
رتّب القطع والبطارية مفصولة عن الملف، ثم ركّبه للاختبار القصير. لا تجعل المشبكين يلامس أحدهما الآخر؛ يجب أن يمر المسار بينهما عبر الملف. [2]
- اثن المشبكين لتصنع حاملين بهما حلقتان يستقر فيهما طرفا الملف. [2]
- ثبّت كل مشبك باللاصق على قطب من قطبي البطارية، مع تلامس المعدن مباشرة؛ لا تضع اللاصق بين سطحي التوصيل. [2]
- ضع البطارية أفقيًا وثبّتها ضد التدحرج. ضع المغناطيس بين الحاملين فوقها، ثم أسند طرفي الملف إليهما. كل مشبك حامل ووصلة كهربائية. [2]
لماذا نترك نصف العزل؟
عندما يلامس النحاس المكشوف الحامل، يصبح الملف مغناطيسًا كهربائيًا. تفاعله مع المغناطيس الدائم يولد عزمًا يديره. [3]
يلامس العزل الحامل فينقطع التيار، ويكمل الملف حركته بالقصور الذاتي حتى يعود التلامس. هنا يتقطع التيار؛ لا ينعكس اتجاهه كما في مبادل كثير من محركات التيار المستمر. [3]
إذا لم يستمر الملف في الدوران
افصل البطارية وافحص توازن الملف وحرية دورانه. سوّ الحاملين ونظف التلامس، ثم جرّب دفعة خفيفة دون اصطدام بالمغناطيس. [3]
تأكد من صلاحية البطارية. إذا كشطت محيط الطرفين كاملًا، أعد صنع الملف بعزل صحيح. قد يسخن السلك حتى عندما لا يدور؛ افصل البطارية واتركه يبرد قبل التعديل. [1]
سجّل ما غيّرته في كل محاولة: التوازن، أو التلامس، أو موضع المغناطيس. لا تسجل سرعة أو نجاحًا لم تقسه؛ دوران النموذج لا يحدد قدرة محرك تجاري.
المصادر ومتابعة القراءة
- Science Buddies: إعداد الملف وفحص المحرك (يفتح في نافذة جديدة)sciencebuddies.org
- Virginia Tech: تركيب نموذج محرك كهربائي (يفتح في نافذة جديدة)phys.vt.edu
- Exploratorium: تفسير دوران الملف وقطع التيار (يفتح في نافذة جديدة)exploratorium.edu
أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.