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【物理DIY】学生党法拉第发明了它把老师气到内伤,200年后许多人却不知它叫什么

发表于:2019-10-16 09:59 作者:新闻小编 来源:新闻小编

在网上你很可能看过很多人制造这种简单的电机。

但是他们都忽略了这种电机的发明人,和它背后的有趣故事。今天我们就来介绍一下,单极电动机的制作变式,和它的发明史。

关键概念

单极电动机

材料和操作

一节电池

铜电线

钕(nǚ)磁铁(在购物网站搜钕磁铁,5块钱能买到20个5*2mm的)

铁制/钢制螺丝(可选)

制造过程很简单,把电线拗成各种可爱的形状,把钕磁铁放到电池的一极上,最后用铜电线连接磁铁和电池的另一极就可以了。

它的3种基本变式——

加了花以后:

原理

我们制造的,是一个单极电动机(Homopolar Motor)。

单极电动机是迈克尔·法拉第(Michael Faraday)在1821年发明的,它可能是世界上最简单的电动机了。

20英镑的纸币上印的是法拉第的头像和他的用蜡烛进行科普的场景

简单来说,单极电动机运用的是弗莱明左手定则(电动机定则)以及洛伦兹力。

越过这些学术名词,用5岁小朋友能听得懂的语言解释的话呢,当电流通过一根在磁场里的电线时,就会自动受力。

这个受力方向,可以用弗莱明左手定则判定。

弗莱明左手定则

如图所示,如果食指指的是磁场的方向,中指指的是电流的方向,那么受力方向就是大拇指的方向。

一个典型的单极电动机的电流方向(蓝色),磁场方向(红色),以及受力方向(绿色,X表示从你向纸,点表示从纸向你)。

一个典型的单极电动机的铜线圈左上水平方向的导线的受力如上图所示。你可凭借这一点推算线圈上每一点的受力方向,以及线圈的转动是顺时针,还是逆时针方向。

单极电动机的实际用处不大,因为它耗电量太大,因此效率不高。在我们的实验里你就可以亲自测试这一点。一般来说,一块电池这样玩下来,没几分钟就会没电了。

但是,钕磁铁的用处就比较大了。钕磁铁是由钕、铁、硼形成的四方晶系晶体,是在1982年由日本住友特殊金属的佐川真人发现的。

我们生活中的电子设备常会用到钕磁铁。

比如,硬盘、DVD、耳机、混合动力车的的车轮都会采用钕磁铁这种永磁体(能够长期保持磁性的磁体)。

说起单极电动机的发明过程,也有一个有趣的故事。

汉弗里·戴维(Humphry Davy)

1821年,法拉第的导师,无机化学之父汉弗里·戴维(Humphry Davy)想要根据丹麦物理学家汉斯·奥斯特(Hans Christian ?rsted)发现的电磁现象制造电动机,但是没有成功。

法拉第在1821年发明的单极电动机

戴维于是挑战法拉第,想不到法拉第作为一个学生,却发明了单极电动机,这让戴维非常嫉妒,导致师生关系变差。

法拉第在很长时间里没有做电磁学的研究,据说就是因为这个原因。

本文链接地址: http://www.zsits.cn/xinwen/1763.html

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