Физика в играх: увлекательные опыты и эксперименты - Бруно Донат

У нас на рисунке показано, что один провод идет от винта е, потому что к нему присоединен один конец обмотки, а другой провод поджат под пружинку г, потому что к корпусу звонка присоединен второй конец обмотки электромагнита. Можно также один провод присоединить по-прежнему к е, а другой — к верхушке звонка, как это показано на рис. 130 пунктиром.

Тому, кого вы хотите электризовать, дайте в руки для лучшего соединения какие-нибудь две металлические вещи и к этим предметам прикрутите выведенные из звонка концы проводов. Как только вы включите ток и звонок зазвонит, ваш приятель почувствует электрические удары, особенно сильные, если у него влажные руки.

Этим замечательно простым аппаратом вы можете электризовать даже несколько человек. Пусть они все возьмутся за руки; первый возьмет в руки один провод, а последний — второй.

Самодельный электромотор. Собственно говоря, каждая магнитная стрелка, отклоненная электрическим током, каждый электрический звонок — это уже электромотор, т. е. машина, приводимая в движение электрическим током.

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.

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.

Рис. 131

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. Перемагнитить 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.

Рис. 133.

Для нашего самодельного мотора (рис. 133) подберите два железных шурупа длиной примерно в 4 сантиметра, с плоскими головками. Шурупы лучше взять толстые. Длину их не обязательно брать точно в 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. 134

Рис. 135

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 в 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.

Якорь электромотора сделайте из 10–12 полосок жести таким способом, какой описывался вначале. Длину полосок рассчитайте так, чтобы они покрывали концы винтов, а ширину можно взять примерно в 1–1,5 сантиметра. Готовый якорь оклейте бумагой и затем обмотайте проволокой. Длину обмотки рассчитайте так, чтобы онапоместиласьмеждуполюсами статора. Концы якоря оберните полосками жести. Проволоку возьмите диаметром 0,3 миллиметра.

Обмотку начните от середины, от того места, где проходит ось. Намотайте аккуратно, виток к витку, один ряд проволоки до того места, где должна окончиться обмотка, и, не разрывая проволоку, намотайте сверху второй ряд в ту же сторону. Когда опять вернетесь к середине полосок (рис. 135), намотайте сверху третий ряд и обратно — четвертый. Не разрывая проволоку, так же обмотайте и другую половину якоря и завяжите концы обмотки нитками. Теперь на оси якоря нужно сделать приспособление для переключения тока в обмотке. Это приспособление называется коллектором и состоит из маленького цилиндрика с обкладками с двух сторон и пружинок — щеток.

ВСТЫК

Рис. 136