1. 호모폴라 전동기 실험
구리선을 이용해서 만드는 가장 간단한 전동기로 다양한 모양으로 만들어 회전시켜 볼 수 있다. 건전지 위에 올려놓은 구리선이 회전하면서 자꾸 떨어지거나 움직여서 회전속도가 제대로 나오지 않는 경향이 있다. 그래서 중심축이 회전하지 않도록 하는데 주안점을 두고 개선하게 되었다.
이전 호모폴라 전동기 만들기 영상이다. 이 영상에서 개선된 점은 구멍뚫린 자석을 위쪽에 붙여서 구리선이 잘 떨어지지 않게 만든 점이다.
개선된 호모폴라 전동기 만들기
가. 준비물
구리선(지름1mm, 길이 30cm), 페라이트 원형 자석(20X5mm), 네오디뮴자석 원형(10mm×10T), 네오디뮴 자석(원형사라(나사용):사라 13㎜ x 3T(6.5*4.2mm)), 건전지AA
나. 제작방법
1) 건전지 위쪽에 네오디뮴자석 원형사라용을 붙이고 아래쪽에는 네오디뮴 원형자석과 페라이트 원형자석을 붙여 건전지를 세운다.
2) 구리선에 녹이 슨 부분이 있으면 전기가 잘 통할 수 있도록 사포로 제거한다.
3) 구리선 중심을 잡고 반으로 접어 회전중심을 만들고 양쪽이 대칭이 되게 만든다.
4) 네오디움 자석의 N극을 나침반을 이용하여 찾은 다음 N극 쪽에 표시한다.
5) 그림처럼 자석의 N극이 위로 오게 한 다음 자석위에 건전지를 세우고 구리선을 건전지 위에 중심을 맞춰 올려놓는다.
6) 구리선이 회전하지 않으면 구리선의 아래쪽이 자석 아래에 있는 자석에 살짝 접촉할 수 있도록 수정해 준다.
다. 실험방법
<기본적으로 그림처럼 장치한 상태에서 아래 질문에 답한다.>
1) A 부근에 흐르는 전류의 방향은 어떤 방향인가? 그림에 표시해 보자
2) A 부근에 생기는 자기장의 방향은 어떤 방향인가? 그림에 표시해 보자
3) 구리선의 A 부근은 어느방향으로 힘을 받는가? 그림에 표시해 보자
4) 자석의 방향만 바꾸면 구리선의 회전방향은 어떻게 될까?
5) 건전지의 방향만 바꾸면 구리선의 회전방향은 어떻게 될까?
6) 건전지와 자석의 방향을 바꾸면 구리선의 회전방향은 어떻게 될까?
7) 건전지의 온도는 어떻게 될까?
라. 응용
1) 호모폴라 전동기 위에 부착물을 만들어 전시물을 만들어 보자.
2) 호모폴라 전동기가 건전지 위에서 떨어지지 않게 다양한 방법을 시도해 보자.
너트, 작은 네오디뮴자석 등등...
<추가 : 호모폴라 전동기를 잘 돌게 만들기 위해 몇일 동안 작업하고 개선하였다.>
이 모든 작업은 교장선생님께서 많이 도와 주셨다. ^^
1. 대칭이 잘되고 균형이 잘 맞는 구리선 제작
초스피드 호모폴라 전동기를 만들어 보기 위해 우선 정확하게 대칭이 되도록 몇일에 걸쳐 치수를 재 가면서균형을 맞춘 구리선을 제작했다.(교장선생님께서 정성들여서 몇일동안 작업하셨다.)
2. 이탈 방지를 위한 개선
네오디뮴 자석을 아래쪽에 붙이고 건전지 (+)극에 구리선을 올려 돌게 했는데 속도가 빨라지니 자꾸 이탈을 한다.
이때 부터 이탈을 방지하기 위한 다양ㅇ한 방법을 시도하였다.
(+)극 위에 빨대를 잘라 붙여 보았다. 하지만 속도가 빨라지니 금방 밀려 떨어진다.
지우개를 동그랗게 잘라 가운데 구멍을 뚫어 올려 놓았다. 이제 밀려나지는 않는데, 구리선이 회전할때 마찰이 생긴다.
몇일동안 (+)극 위에 어떻게 하면 안정되게 올려 놓을 수 있을까 찾아 헤매다가 건전지를 거꾸로 뒤집어 (-)극이 위로 올라오게 했더니 구리선이 닿는 부분이 평평해서 훨씬 더 안정적이라는 것을 알아냈다. 왜 이 생각을 몇일 동안 못 했을까? 하지만 그래도 뭔가 부족했다.
그러다가 우연히 구멍이 뚫린 네오디뮴 자석을 발견했다. 네오디뮴자석을 건전지 위에 붙여보니 딱 맞다.
참고로 네오디뮴자석은 (13*3T) 내부구멍은 (6.5*4,2mm) 짜리를 사용했다.
지금까지 만들어본 호모폴라 전동기 중에 가장 빠른 속도로 회전한다. ^^
동영상 50초 쯤에 보면 돌아가는 모습이 잘 보이지 않을 정도로 빨리 돈다.
굵은 구리선을 사용해서 만들어도 보았다. '
잘 연구하면 탐구할 내용이 많다. 구리선의 모양에 따라서 무게에 따라서 등등, 그런데 문제는 건전지가 빨리 닳기 때문에 변인 통제하기가 쉽지 않아서 여러가지를 비교하기가 어렵다.
어쨌거나 대칭이 잘되게 만들고 새건전지를 사용하고 구멍이 난 자석을 잘 이용하면 정말 초스피드로 회전하는 호모폴라 전동기를 만들 수 있다.는 것을 알 수 있었다.
호모폴라 전동기 원리는 아래 링크 참고
자기장에서 전류가 받는 힘 - homopolra 전동기 작동 원리 프로그램
동영상 다운받기 homopolra 전동기가 어떻게 회전하는지를 볼 수 있게 만든 프로그램입니다. 자석의 방향을 바꾸어 가며 어느 방향으로 회전할지를 따져 보고 회전시켜 볼 수 있습니다. https://youtu.
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<추가사항>
호모폴라 전동기를 잠시 돌리다 보면 건전지 온도가 올라가면서 빨리 소진된다. 이는 저항이 적어 전류를 많이 사용하기 때문이다. 갑자기 생각나서 열화상카메라를 이용해서 온도가 올라가는 것을 촬영해 보았다.
초소형 호모폴라 전동기는 아래 링크 참고
초소형 전동기 만들기 - 호모폴라 전동기
호모폴라 전동기를 만들다가 작게 만들어 보고 싶은 생각이 들었다. 그래서 굴러다니는 버튼형 리튬전지(CR2032)를 이용해서 전동기를 만들어 보았다. 건전지 크기가 작아지니까 전동기도 작게
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