Skip to main content

تجربة منزليّة – محرّك كهربائي

ماذا نرى؟

حلقة من سلك موصل (سلك كهربائي) ذات "ذيلين". الحلقة موصولة بمشبكين كبيرين "واقفين"، والملصقين بكأس أحادية الاستعمال مقلوبة. بعض القصاصات الورقيّة ملصقة إلى أطراف السّلك الموصل (السّلك الكهربائي) وتدور مع دوران الحلقة. المشبكان موصولان إلى بطّارية بمساعدة أسلاك.

                  

محرّك كهربائي

طريقة العمل:

الأدوات اللازمة:

  • سلكان نحاسيّان دقيقان ومكسوّان – طول كل منهما حوالي 40 سنتيمترًا
  • مشبكان كبيران غير عازلين (وغير مكسوّين)
  • كأس أحاديّة الاستعمال
  • شريط لاصق
  • مسطرة
  • بطارية من فئة 1.5 فولط. يُستحسن أن تكون كبيرة (فئة D) وقلويّة.
  • مغناطيسان صغيران
  • قلم مؤشّر ("ماركر") يحتوي على الكحول.
  • سدّادة قنّينة أو قرص قطره 1.5 سنتيمتر.
  • قطعتان مربّعتان من الورق الملوّن، حجم كلّ منها 4 × 4 سنتيمتر.


طريقة البناء

  1. تناولوا مشبكين وسوّوا الانحناء الخارجي في كلّ منهما حتّى يصبح مشبكًا ذا رجل خارجيّة.

    مشبك

  2. ألصقوا المشبكين إلى كأس إحاديّة الاستعمال مقلوبة، واحد من كلّ جهة: ألصقوا الرّجل الجديدة لكلّ مشبك بالكأس بحيث يرتفع الجزء المثنيّ للمشبك إلى الاعلى. على المشبكين أن يكونوا بنفس الارتفاع، وكأنّهما "يريان" بعضهما.
  3. ضعوا مغناطيسين، واحدًا من كل جهة من قاع الكأس المقلوبة.
  4. اعقدوا أحد السّلكين النّحاسيّين حول السّدادة أو القرص 5 أو 6 مرّات ليصبح ملفوفًا، بحيث يبقى حوالي 7 سنتميترات حرّة ومستقيمة من السّلك من كل جهة، وتكون على نفس مستوى السلك الملفوف.

                      لف

  5. أخرجوا السّدادة من مكانها، بحيث تبقى اللفة وحدها، وقشّروا الكساء من طرفيها المستقيمين ليظهر السّلك النّحاسي.
  6. لفّوا كل طرف من طرفي السّلك (المستقيمين والعاريين) مرّتين حول اللفة التي صنعتموها في الخطوة 4 (أنظروا الرّسم).

    ליפוץ קצות הסליל

  7. ضعوا إشارة بواسطة القلم المؤشّر على الجزء الأسفل من أحد السّلكين العاريين.
  8. انفخوا على الإشارة ليجفّ الكحول، وضعوا اللفة بين المشبكين، بحيث تتكئ رجلاها على "سراج" كلّ مشبك.
  9. على اللفة أن تكون قريبة من المغناطيسين لكن دون أن تلمسهما حتّى تستطيع التّحرّك بشكل حرّ.
  10. ثبّتوا المشبكين في مكانهما - ألصقوهما بالكأس بواسطة قطعة إضافيّة من الشّريط اللاصق.
  11. قصّوا السّلك الآخر إلى قطعتين لتحصلوا على سلكين طول كلّ منهما 20 سنتيمترًا.
  12. صِلوا السّلكين لطرفي الحلقة، من جهة، ولقطبي البطارية من الجهة الأخرى وراقبوا ماذا يحدث!
  13. (غير ملزم) اصنعوا قصاصات من الورق الملوّن. اغرزوا كل طرف من طرفي اللفة في مركز كلّ قصاصة.

 

مروحة

ملاحظة:إذا لم تتحرّك اللفة، أو إذا كانت حركتها معلّقة، حاولوا:
أ. عكس أقطاب المغناطيس.
ب. فحص ما إذا كانت البطّارية مشحونة.
ج. فحص كميّة الحبر في طرف السّلك الذي قمتم بوضع إشارة عليه.
إذا كانت كميّة الحبر ناقصة، هذا يعني وجود تماس بين اللفة والمشبك، أي أنّ التيار يتدفّق كل الوقت.
إذا كانت كميّة الحبر فائضة، هذا يعني أنّ الحبر يغطّي الجانبين العلوي والسّفلي لطرف السّلك، أي أنّ الدائرة الكهربائية مقطوعة طوال الوقت ولن تكون هناك حركة.

أين العلم في هذا؟

تحتوي الدّائرة الكهربائية على بطارية ومشبكين ولفّة أسلاك. لدى تدفّق التيار الكهربائي في هذه الدائرة، يتكوّن في اللفة وحولها حقل مغناطيسيّ. عندها تبدأ اللفّة الممغنطة بمحاولات الابتعاد عن أو الاقتراب من المغناطيسات الثابتة، ويبدأ بالدّوران. عند دوران اللفة يدور كذلك طرفها الملوّن بالحبر، وعندما يلمس هذا الطّرف (العازل) المشبك، يتوقّف التّيار "ويختفي" الحقل المغناطيسي في اللفّة، لكنّها تستمر بالدّوران قليلا بفعل الحركة السّابقة (القصور الذاتي)، حتّى يلامس الجزء غير الملوّن لطرف السّلك المشبكَ مجدّدًا، ليعاود التيار تدفقه ويكوّن حقلا مغناطيسيًا من جديد. وهكذا تستمرّ اللفّة في الدّوران.

لو لم تقوموا بطلاء طرف السّلك بالحبر (العازل) لكانت اللفة وصلت إلى الوضعيّة التي فيها تكون القوّة المغناطيسيّة  قصوى (أي حين يكون الحقل المغناطيسي في اللفّة موازيًا بالضّبط لحقل المغناطيس الثابت) وتتوقّف هناك.

ماذا أيضاً؟

  1. حاولوا تكوين لفّات بأشكال مختلفة (بيضويّة أو مربّعة، مثلا) وراقبوا تأثير هذه الأشكال على الدّوران. هل الشكل الدّائريّ هو الأنجح لعمليّة الدوران؟
  2. حاولوا تغيير عدد العقد في اللفات – هل يؤثر تقليل أو إضافة عدد الحلقات على سرعة الدّوران؟ ما هو عدد الحلقات الأنسب؟
  3. غيّروا بعد اللفة عن المغناطيسين. ما هو البُعد الأمثل لعمل المُحرّك؟
  4. غيّروا عدد المغناطيسات وحدّدوا العدد الأكثر ملاءمة لعمل المُحرّك بصورة جيّدة.
  5. اقترحوا طريقة لتحديد سرعة دوران اللفة.
  6. أضيفوا بطاريات أخرى للدائرة وراقبوا مدى تأثيرها على عمل المحرّك.


عودة لقائمة التجارب
Date Created: 21/11/12
Date Updated: 12/12/12