Skip to main content

לנסות בבית - מנוע חשמלי

מה רואים?

טבעת עשייה תיל מתכת מוליך (חוט חשמל) ולה שני "זנבות". הטבעת מונחת על שני אטבי משרד גדולים העומדים על "רגליהם". אטבי המשרד מוצמדים לכוס חד פעמית הפוכה. שבשבות נייר מושחלות על זנבות התיל המוליך (חוט החשמל), ומסתובבות עם הטבעת. האטבים מחוברים דרך התיילים לסוללה.

 

                  מנוע חשמלי

מה עושים ואיך?

מה לוקחים?

  • שני תיילי נחושת דקים מצופים, באורך כ-40 ס"מ כל אחד. (איפה מוצאים חוטים כאלה?)
  • שני אטבי משרד גדולים לא מבודדים (לא מצופים).
  • כוס חד פעמית.
  • נייר דבק.
  • סרגל.
  • סוללה של 1.5 V רצוי גדולה (D) ואלקלית.
  • שני מגנטים קטנים.
  • עט סימון (מרקר) על בסיס כהל (ארטליין).
  • פקק או דיסקית בקוטר של 1.5 ס"מ.
  • שני ריבועי נייר צבעוני בגודל 4X4 ס"מ.

 

איך בונים?

  1. לוקחים שני מהדקים ומיישרים את הכיפוף החיצוני שלהם, כך שנוצרים מעין אטבים עם "רגל" בהמשך למהדקים.
                   אטב משרד
  2. בעזרת נייר דבק מצמידים את האטבים לכוס חד פעמית הפוכה, משני צידיה, כך שהרגל תדבק לדופן הכוס והאזורים המכופפים של שני האטבים "יביטו" זה אל זה ויהיו בגובה זהה.
  3. מניחים שני מגנטים משני צידי תחתית הכוס ההפוכה.
  4. מלפפים אחד מתיילי הנחושת סביב הדיסקית או סביב הפקק 6-5 ליפופים ומשאירים כ-7ס"מ חופשיים משני קצות הסליל כשהם ישרים, מאונחים לסליל המלופף ומצויים באותו גובה.
                      ליפוף
  5. מסירים את התיל המלופף מהדיסקית או מהפקק, וחושפים (על ידי גירוד הציפוי של החוט) את הקצוות הישרים של התיל.
  6. מלפפים את קצות הסליליים היישרים החשופים, פעמיים, מסביב לסליל התייל שלופף על הדיסקית או הפקק (ראה איור).
                     ליפוץ קצות הסליל
  7. מסמנים בעזרת עט הסימון פס צבע על צידו התחתון של אחד התיילים החשופים.
  8. מייבשים בנשיפה, ומניחים את הסליל כששני קצותיו החשופים מונחים על "האוכף" שבתוך האטבים.
  9. הסליל צריך להיות קרוב למגנטים אך לא לגעת בהם, כדי שיוכל לנוע בצורה חופשית.
  10. בעזרת נייר דבק מייצבים את האטבים על ידי הדבקה הוספת של "רגלי" האטבים לכוס החד-פעמית.
  11. חותכים את התיל השני לשניים, כך שתקבלים שני תיילים שאורך כל אחד מהם כ - 20 ס"מ.
  12. מחברים את התיילים מצד אחד לקצות הטבעת, ומצד שני להדקי הסוללה וצופים במתרחש!
  13. (בחירה) יוצרים שבשבות מריבועי הנייר הצבעוניים. במרכז השבשבות נועצים את הקצוות היישרים של התייל.
                                 שבשבת
    הערה: אם הסליל לא זז, או זז ונתקע, כדאי:
    א. להפוך אם קטבי המגנט.
    ב. לבדוק אם הסוללה טעונה.
    ג. לבדוק אם יש יותר מדי או מעט מדי דיו בקצה התייל הצבוע.
    מעט מידי דיו פירושו מגע, ולכן זרם יזרום כל הזמן.
    יותר מדי דיו פרושו דיו משני צדי המהדק שיגרום לנתק, ולכן יהיה חוסר תנועה.

 

איפוא כאן המדע?

הזרם זורם במעגל החשמלי הכולל סוללה, אטבים וסליל, ויוצר בסליל וסביבו שדה מגנטי. הסליל הממוגנט נדחף מהמגנטים הקבועים על הכוס או נמשך אליהם, ומתחיל להסתובב. במהלך הסיבוב גם קצות התיל הצבועים מסתובבים, כאשר החלק הצבוע על ידי הדיו (המבודד) נוגע באטבים. הזרם נפסק ואיתו "נעלם" השדה המגנטי שעל הסליל. הסליל ממשיך להסתובב מעט מכוח ההתמדה עד שקצות התיל החשופים נוגעים שוב באטב, וכתוצאה מכך שוב זורם זרם. שוב נוצר שדה מגנטי, והסליל ממשיך ומסתובב.

אילו לא היה סימון בעט סימון (בידוד) - הסליל היה מגיע למצב בו הכוח המגנטי מקסימלי (כשכיוון השדה המגנטי של הסליל נמצא בדיוק מול השדה של המגנט הקבוע) ונעצר.

מה עוד?

  1. נסו ליצור צורות שונות של סליל ובדקו איך הן משפיעות על הסיבוב (נסו צורות אובליות, מרובעות וכו'). האם צורה עגולה של הסליל היא הצורה הטובה ביותר?
  2. נסו ללפף מספר ליפופים שונה של הסליל. האם הוספה או הפחתה של מספר הליפופים משפיעה על מהירות הסיבוב? מהו מספר הליפופים האידיאלי?
  3. שנו את מרחק הסליל מהמגנטים. מהו המרחק המתאים ביותר לפעולת המנוע?
  4. שנו את מספר המגנטים ובדקו את מספר המגנטים המאפשר פעולת מנוע טובה ביותר.
  5. הציעו דרך לקביעת מהירות סיבוב הסליל כשהוא פועל.
  6. שנו את מספר הסוללות המחוברות ובדקו את השפעתן על פעולת המנוע.

 

בחזרה לרשימת הניסויים

נוצר בתאריך: 17/04/08
עודכן בתאריך: 18/05/15