|
Собственно говоря, каждая магнитная стрелка, отклоненная
электрическим током, каждый электрический звонок — это уже электромотор, то
есть машина, приводимая в движение электрическим током.
Мы опишем самодельный электромотор, такой, что с помощью
его можно будет приводить в движение разные легкие модели.
Возьмите железный шуруп потолще. Обмотайте его
изолированной проволокой и ввинтите в деревяшку (рис. 1). Вырежьте из
жести от консервной банки 10 полосок, проколите их все посредине и наденьте на
вязальную спицу Чтобы полоски не расходились веером, оберните концы тоже
жестяными полосками.
Рис. 1
Спицу-ось с полосками поставьте около шурупа так, чтобы
полоски приходились над ним как можно ближе. Теперь, если в обмотку пустить
ток, винт намагнитится и притянет полоски. В этот момент ток надо включить, но
полоски не остановятся, а с разгона проскочат дальше. Когда полоски будут
приближаться к винту другим концом, снова включите ток; электромагнит опять
притянет их к себе, но вы опять выключите ток, и мотор будет работать все
время, пока ток будет включаться и выключаться. Конечно, плохо включать ток руками.
Очень трудно успеть это сделать вовремя. Надо так сделать, чтобы электромотор
сам автоматически прерывал ток, когда нужно.
Еще лучше будет мотор, если поставить не один винт, а два
— по обоим концам жестяных полосок. Тогда при включении тока винты электромагнита
будут притягивать полоски сразу с обоих концов. Еще лучший мотор получится,
если оба винта соединить жестяными полосками, чтобы образовался подковообразный
магнит. Но вот беда: когда полоски будут стоять точно над полюсами
электромагнита, они не смогут сами сдвинуться с места. Значит, ось мотора надо
сначала повернуть, и только после этого она начнет вращаться самостоятельно.
Этот недостаток устранить нетрудно: нужно и на пачке
жестяных полосок тоже сделать обмотку.
Вы знаете уже, что при намагничивании железа любой его
полюс можно сделать северным или южным. Все зависит от того, в какую сторону
идет ток в обмотке. Значит, если ток пустить так, чтобы неподвижный
подковообразный электромагнит был включен всегда одинаково, например, левый его
полюс (рис. 2) был всегда южным, а правый — северным, тогда придется
изменять направление тока только во вращающейся части электромотора, в так
называемом якоре.
У нас на рис. 2 (вверху) показано, что получается.
Левый, южный полюс неподвижного электромагнита, так
называемого статора, оттолкнет левый, тоже южный полюс якоря и потянет к себе
правый, северный полюс. А правый полюс статора, наоборот, потянет к себе левый
полюс якоря и оттолкнет правый. Значит, взаимодействие всех четырех полюсов,
вместе взятых, заставит якорь быстро повернуться на оси.
Рис. 2
В тот момент, когда полюса якоря станут точно над
винтами, нужно мгновенно перемагнитить якорь. Пере-магнитить его тоже очень
легко. Нужно только переключить концы обмотки электромагнита якоря. Тогда
окажется, что северные полюса опять вместе, южные — тоже вместе, они снова
станут отталкиваться друг от друга (рис. 2, в середине), и вращение
якоря продолжится в том же направлении.
Якорь пойдет именно вперед, а не обратно, потому что он
успел немного разогнаться, и концы его проскочили над винтами дальше
(рис. 2, внизу).
Примерно так же был устроен первый в мире электромотор,
изобретенный русским ученым Якоби. Свой мотор Якоби построил более ста лет
назад, в ноябре 1834 года.
Для нашего самодельного мотора (рис. 3) подберите
два железных шурупа длиной примерно 4 сантиметра, с плоскими головками. Шурупы
лучше взять толстые. Длину их не обязательно брать точно 4 сантиметра. Не
следует брать короче, а если достанете длиннее, придется только удлинить стойки
рамки, в которых держится ось. Палочки стоек должны быть на 1,5 сантиметра выше
концов винтов, ввернутых в дощечку. Палочки нужно хорошо укрепить. Выдолбите в
дощечке основания два отверстия и промажьте их внутри клеем. В эти отверстия
заколотите палочки.
Рис. 3
Из жести вырежьте полоску шириной немного больше толщины
палочек и такой длины, чтобы она как раз входила между ними. На длинные стороны
полоски наложите обрезки проволоки толщиной примерно 1,5 миллиметра и обогните
их краями полоски. Затем из такой же проволоки выгните две фигуры вроде буквы
«П» и заложите их «ножками» в изгибы заготовленной полоски. Вытяните немного
П-образные проволоки с обеих сторон, наденьте их на стойки и вдавите обратно
(рис. 4). Проволоки войдут в канавки стоек, и полоска окажется крепко
установленной. В ней будет вращаться ось якоря.
Рис. 4
Рис. 5
Якорь электромотора сделайте из 10–12 полосок жести таким
способом, какой описывался вначале. Длину полосок рассчитайте так, чтобы они
покрывали концы винтов, а ширину можно взять примерно 1–1,5 сантиметра. Готовый
якорь оклейте бумагой и затем обмотайте проволокой. Длину обмотки рассчитайте
так, чтобы она поместилась между полюсами статора. Концы якоря оберните
полосками жести. Проволоку возьмите диаметром 0,3 миллиметра. Обмотку начните
от середины, от того места, где проходит ось. Намотайте аккуратно, виток к
витку, один ряд проволоки до того места, где должна окончиться обмотка, и, не
разрывая проволоку, намотайте сверху второй ряд в ту же сторону Когда опять
вернетесь к середине полосок (рис. 5), намотайте сверху третий ряд и
обратно — четвертый. Не разрывая проволоку, так же обмотайте и другую половину
якоря и завяжите концы обмотки нитками. Теперь на оси якоря нужно сделать
приспособление для переключения тока в обмотке. Это приспособление называется
коллектором и состоит из маленького цилиндрика с обкладками с двух сторон и
пружинок — щеток.
Изготовить правильный цилиндрик нетрудно. Нарежьте из
старого чертежа несколько полосок шириной 2 сантиметра. Приготовьте жидкий
столярный клей или хороший конторский и намотайте бумагу на ось, все время
смазывая ее клеем. Старайтесь мотать плотно, а о краях не заботьтесь — пусть
получатся неровными, потом обрежете. Когда кончится одна лента, вторую не
накладывайте на конец первой, а приклейте встык (рис. 136), иначе
получится бугорок. Когда домотаете цилиндрик до диаметра 1 сантиметр, оторвите
ленту, обвяжите цилиндрик нитками и положите высохнуть. Только что свернутый
цилиндрик, еще мокрый от клея, мягок, а когда высохнет, станет крепким; тогда
обрежьте острым ножом края с обеих сторон.
Длина цилиндрика должна быть равной 1 сантиметру. На
цилиндрике нужно сделать две обкладки. Хорошо, если достанете для них тонкую
латунь. В крайнем случае можно взять и кусочки жести. Измерьте длину окружности
цилиндрика, разделите пополам и вырежьте две обкладки шириной чуть меньше
высчитанной. Длина обкладок должна быть такой же, как и длина цилиндрика.
Обкладки похожи на лопату (рис. 6). К их «ручкам» присоединятся потом
провода обмотки якоря. Готовые обкладки должны плотно прилегать к цилиндрику.
Выгните их и привяжите нитками к цилиндрику, точно одну напротив другой. Между
ними должны остаться узенькие щели.
Рис. 6
Вот и готов коллектор.
Прикрутите к «ручкам» очищенные от изоляции концы обмоток
якоря, все равно, какой конец к какой «ручке». Теперь можно обмотать винты
электромагнита статора и сделать щетки.
На каждый винт электромагнита намотайте аккуратно, виток
к витку, по 4 ряда проволоки диаметром 0,4 миллиметра. Когда будете соединять
обмотку одного винта с обмоткой другого, внимательно проследите, чтобы
направления обмоток шли в разные стороны. Ведь нам нужно, чтобы один полюс
магнита был северным, а другой — южным.
Щетки выгните из медной проволоки толщиной примерно 1
миллиметр. Они показаны на рис. 7 (внизу) и так просты, что описывать их
не нужно.
Для удобного приспособления к мотору проводов сделайте по
рис. 7 (вверху) пружинные клеммы. Их конструкция тоже вполне понятна по
рисункам. Лучше всего, если достанете для клемм пружинящую латунь, но выйдут
они хорошо и из жести.
Рис. 7
Остается правильно установить коллектор и присоединить
концы обмоток статора. Задача коллектора — переключать ток в обмотке якоря. К
обкладкам коллектора присоединены концы обмотки, а к щеткам подводится ток. На
рис. 8 видно, что получается при вращении. Как только якорь становится
над винтами, щетки переходят с одной обкладки на другую — значит, направление
тока в якоре меняется, и он перемагничивается. Ясно, что коллектор должен быть
установлен так, чтобы как раз тогда, когда нужно перемагнитить статор, щетки
переходили на другие обкладки. Тут надо все сделать очень тщательно. Небольшая
неправильность в установке коллектора сильно ухудшает работу мотора.
Рис. 8
Концы щеток присоединяются к клеммам. Они просто
поджимаются под них. К клеммам же присоединяются и концы обмоток статора.
Когда все готово, присоедините к клеммам концы батареи из
4–6 элементов. Якорь сразу же сам снимется с места и начнет вращаться все
быстрее и быстрее.
Этим мотором можно приводить в движение всякие
самодельные механизмы.
| 
