آموزش
(دست راست خود را طوری باز می کنیم که انگشت شست با بقیه انگشتان زاویه ۹۰ درجه تشکیل دهد . کف دست رو به قطب N باشد . اگر انگشت شست جهت حرکت سیم را نشان دهد چهار انگشت کشیده شده جهت جریان سیم را نشان می دهد . )

 

اثر موتور

اثر موتور

اهداف:

  1. این طرح درس با انجام یک آزمایش جهت نیرویی را که آهن ربا به سیم حامل جریان وارد می کند، نشان می دهد.

وسایل لازم:

  1. 4 الی 6 آهن ربای قرصی شکل. (نمونه های ارزان آن را که آهن رباهای 2.5 سانتی است از ابزار فروشی های رادیویی می توان تهیه کرد.)
  2. 1 یا دو باطری 1.5 ولتی چراغ قوه
  3. نوار پوشاننده
  4. یک تخته چوبی (با ابعاد تقریبی 5*10*15 سانتی متر.)
  5. چاقو یا کاغذ سمباده

طرح درس

سوار کردن آزمایش:

می توانید دانش آموزان را به گروه های کوچکی تقسیم کنید و مراحل انجام آزمایش را به صورت زیر برای آن ها شرح دهید:

اثر موتور

از آن ها بخواهید آهن رباهای قرصی شکل را به صورت یک توده استوانه ای به یک دیگر بچسبانند. آهن ربا باید طوری روی تخته قرار بگیرد که به راحتی روی آن بغلتد. مجموعه را از وسط نصف کنند.(طوری که بین صفحات آن ها شکاف تقریبی 1.3 سانتی متری باشد.) سپس این گروه ها را با نوار روی تخته ببندند. قطب شمال یک مجموعه باید مقابل قطب جنوب دیگری قرار بگیرد.

 

در ادامه بخواهید باطری را هم به تخته بسته و سیم را لخت کنند.( برای یک سیم معمولی می توان از چاقو برای این کار استفاده کرد وروکش لاکی را هم با سمباده پاک کرد.)در نهایت دانش آموزان باید سیم را با انحنا بین دو آهن ربا قرار دهند، طوری که دو سر انتهایی آن به اندازه کافی به دو قطب باطری برای ایجاد اتصال احتمالی نزدیک باشند.

 

اجرای آزمایش:

یک سر سیم را به قطب مثبت باطری و هم زمان سر دیگر آن را به قطب منفی متصل می کنیم. سیم انحنا یافته به سمت بالا یا پایین منحرف می شود.

اگر ما جهت جریان را عوض کنیم، سیم در جهت مخالف حالت قبل حرکت خواهد کرد. برای معکوس کردن جریان سری را که به قطب مثبت باطری وصل شده بود به سر منفی وصل نمایید و بالعکس.

 

چه اتفاقی افتاده؟

اکنون میتوانید رای دانش آموزانتان توضیح دهید که چه اتفاقی افتاده است:

میدان مغناطیسی آهن رباهای دایره ای نیرویی را به جریان الکتریکی درون سیم وارد می کند.سیم بسته به جهت جریان و جهت میدان مغناطیسی به بالا یا پایین حرکت می کند.

اثر موتور

برای آن ها توضیح دهید که برای پیش بینی جهت حرکت، ما می توانیم از ابزاری ریاضی با نام قانون دست راست استفاده نماییم.دست راست خود را مجاور جزئی از سیم که بین دو آهن ربا قرار گرفته می گذاریم.دست را کاملا تخت می گیریم طوری که شست کاملا صاف و به سمت بیرون دست باشد. (انگشت شست باید با بقیه انگشتان زاویه نود درجه بسازد.) دست خود را طوری قرار می دهیم که انگشت شست در راستای سیم و در جهتی که جریان الکتریکی داریم قرار بگیرد.(جریان همیشه از سر مثبت باطری به سمت سر منفی آن است.)و انگشت های شما باید از قطب شمال آهن ربا به سمت قطب جنوب اشاره کنند.(شما می توانید قطب های یک آهن ربا را با قطب نما بیابید؛سر جنوبی قطب نما به سمت قطب شمال آهن ربا منحرف خواهد شد.)جهتی که کف دست شما نشان می دهد همان جهتی خواهد بود که سیم در جهت آن رانده می شود.

 

نیروی منحرف کننده ای که آهن ربا به سیم حامل جریان وارد می کند،اساس کار بیشتر موتور های الکتریکی را تشکیل می دهد.

 

در ادامه می توان توضیح داد که (خوشبختانه به دلیل تقارن!) ، عکس این اثر هم امکان پذیر است: یعنی اگر یک سیم را میان دو قطب مغناطیسی حرکت دهیم، جریان در داخل سیم شروع به حرکت خواهد کرد. این، اساس کار مولد های الکتریکی است. جریان اکتریکی ای که با حرکت یک حلقه سیم در یک میدان مغناطیسی ضعیف ایجاد می شود، آن قدر کوچک است که جز با میکرومتر های بسیار حساس قابل مشاهده نیست.

 

و در آخر

این آزمایش فقط یک حرکت لحظه ای کوتاه بوجود می آورد.اما موتور نیاز به حرکت ممتد دارد.این مشکل در اوایل قرن هجده با اختراع جابجاگرها [کموتاتور ها] حل شد. جابجاگر یک اتصال قابل لغزش است که در عین این که اجازه می دهد جریان در حین حرکت سیم برقرار بماند، باعث تغییر جهت جریان در هر نیم چرخش هم می شود.

 

اولین موتور های الکتریکی در سال 1821 توسط مایکل فاراده در انگلستان ساخته شدند و در سال 1831 هم توسط جوزف هنری در ایالات متحده ارتقا داده شدند.

+ نوشته شده در  جمعه هفتم اسفند 1388ساعت 16:2  توسط mohamad sadegh