Делаем электромотор на неодимовых магнитах

Электродвигатель – это удивительно простое, изящное и лаконичное по своей конструкции устройство. Сборка простейшего варианта этого прибора займёт не более 10 минут, а все необходимые составляющие для него легко найти в любой квартире или, в крайнем случае, в ближайшем магазине промтоваров.

Несмотря на лёгкость сборки, работа по изготовлению электродвигателя, особенно если вы будете осуществлять её вместе с детьми, окажется очень интересной и информативной – только не забывайте о правилах безопасности при использовании неодимовых магнитов повышенной мощности.

Кроме того, при помощи электродвигателя на магнитном поле можно заключать неплохие пари с друзьями, далёкими от техники. Ведь навряд ли приятель-гуманитарий поверит вам, что используя лишь магнит, простую батарейку и небольшой моток проволоки возможно за считаные минуты создать настоящий электродвигатель.

Принцип работы электромотора с магнитами

Каждый элемент в конструкции мотора на магнитном поле выполняет несколько функций. Батарейка играет не только роль источника питания, но также является увесистым статором (неподвижной частью машины) и служит надёжной опорой для ротора – вращающейся части двигателя.

Магнит служит источником постоянного магнитного поля, крепёжным элементом для проволоки и батарейки, а также щёточно-коллекторным узлом, обеспечивающим электрическое соединение цепей ротора и статора, то есть проволоки и батарейки. Собственно, ротором в данной конструкции будет являться проволочная рамка.

В чём же состоит физическая основа возникновения движения в электромоторе на магнитах? Магнитное поле, возникающее вокруг постоянного магнита, воздействует на проводник электрического тока - медную проволоку - за счёт силы Ампера.

Опыт с электродвигателем на неодимовом магните позволяет наблюдать и побочный эффект – выделение электромотором тепла: достаточно позволить моторчику работать несколько минут, и батарейка, замкнутая сама с собой практически накоротко, сильно нагреется и станет горячей.

Знаете ли вы? Неодимовый магнит для создания электродвигателя выбран не случайно, поскольку его покрытие позволяет проводить электрический ток между батарейкой и проволокой. Кроме того, обычные керамические магниты могут оказаться слишком слабыми для участия в этом эксперименте.

Что потребуется для сборки электродвигателя?

Итак, чтобы собрать электромотор и поразить не только ребёнка, но и взрослых друзей, нам понадобится всего три вещи:

1. Батарейка АА
2. Неодимовый магнит плоской круглой формы и небольшого диаметра (например, тот, что используется в наушниках). Идеально подойдёт магнит диаметром 1.25 см и 0.65 см толщиной.
3. Небольшой кусок медной проволоки, которая хорошо проводит ток, но при этом не притягивается к магниту

Сборка электродвигателя шаг за шагом

К сегодняшнему моменту любителями электроники уже придумано немало вариаций конструкции проволочного мотора на неодимовых магнитах.

В этой статье мы приведём только три из них, но начнём с самого простого, базового рамочного двигателя, основанного на вертикальном течении тока в проводниках.

Первый способ

1. Поместите магнит на отрицательный контакт батарейки.

2. Если проволока имеет изоляцию, например, как в трансформаторах и катушках «серьёзных» электромоторов, необходимо будет эту изоляцию зачистить.

3. Перейдём к приданию проволоке необходимой формы – рамочной. Главная сложность такой конструкции в том, что если рамка получится несимметричной, центробежная сила при вращении заставит её сойти с вертикальной оси, потеряв тем самым контакт с магнитом.

4. Отбалансируйте контур на батарейке так, чтобы концы проволоки «обнимали» магнит с двух сторон, а верхняя часть батарейки надёжно смыкалась с проволокой.

5. За счёт доведения формы контура до идеала добейтесь, чтобы он вращался ровно, легко и быстро. Заряда батарейки должно хватить на несколько минут работы двигателя.

Второй способ

Вторая вариация мотора на магнитах – спиральный мотор, интересный своим эффектным, завораживающим и гипнотическим внешним видом.

Подготовительные этапы создания этого мотора (присоединение магнита, зачистка проволоки) ничем не отличаются от работ по предыдущему двигателю. А вот как сделать саму спираль:

1. Оберните проволоку вокруг батарейки (до присоединения магнита).

2. Слегка расширьте получившуюся спираль так, чтобы в готовом двигателе ротор не соприкасался со статором.

3. В случае необходимости, уменьшите количество витков, ведь чем ближе направление тока к горизонтальной оси, тем сложнее будет вращаться ротору.

Настройка такого мотора на неодимовых магнитах может потребовать больших усилий и временных затрат, но терпение и желание удивить окружающих, несомненно, рано или поздно приведут к успеху.

Третий способ

Для создания третьего варианта электромотора на магнитах, кроме основных трёх компонентов, вам потребуется ещё и шуруп.

Магнит в таком электродвигателе удерживает свой собственный вес, а сила магнитного поля концентрируется буквально на острие шурупа. При этом ротором является сам магнит. Вот как сделать такой электромотор:

1. Из небольшого куска зачищенной медной проволоки изготовьте полурамку, высота которой будет равняться сумме высот шурупа и батарейки.

2. Обеспечьте надёжный контакт полурамки с магнитом с одной стороны, а с батарейкой – с другой.

3. Соберите конструкцию, установив шуруп шляпкой на магнит так, чтобы его острие касалось отрицательного контакта батарейки.

Запускаем электродвигатель

В принципе, если вы всё сделали правильно, электродвигатель на неодимовом магните должен запуститься самостоятельно, а чтобы остановить его, достаточно разорвать контакт между батарейкой и магнитом. Если двигатель не запустился, необходимо тщательно проверить все электрические соединения. А именно, проверьте:

• Имеет ли проволочный контур хороший контакт по окружности магнита и с положительной клеммой батарейки?
• Хорошо ли зачищена медная проволока?
• Не препятствует ли что-либо (например, несимметричная форма контура) вращению конструкции?

В заключение разговора о моторах на неодимовых магнитах предлагаем посмотреть их в работе: