Het principe.
Een zogenaamd "Monopolaire motor" is eigenlijk de meest eenvoudige vorm van een gelijkstroom motortje. Het is meer een demonstratie van een fysisch verschijnsel waarop een electromotor is gebaseerd dan dat het enig practisch nut heeft. Zo'n monopolair motortje bestaat slechts uit drie onderdelen: een AA-batterij, een neodymium magneetje en een of ander draadraampje. Het is in principe zonder hulpmiddelen en uiterst simpel te maken. Er zijn daarvan vele voorbeelden te vinden op YouTube, zie onder andere:
https://www.youtube.com/watch?v=izKvBCaBCpg
De onderstaande figuur toont schematisch hoe het werkt.
Een 1,5 volt staafbatterij staat met zijn negatieve platte pool op een staafvormig neodymium magneetje. Een rechthoekig raampje van koperdraad heeft bovenaaan een puntvormig contact dat op de pluspool van de batterij rust. De onderkant van het draadraampje raakt de neodymium magneet aan de zijkant zodat er een electrische stroom door de het raampje gaat lopen. Deze constructie zorgt er tevens voor dat draadraampje vrij rondom de lengte-as van de batterij kan ronddraaien.
De interactie tussen het veld van de neodymium magneet (B) en de electronenstroom (I) door het draadraampje veroorzaakt een zogenaamde Lorentz kracht (F) loodrecht op de koperdraden waardoor het draadraampje gaat ronddraaien.
Mijn versie met een draaimolentje.
Vrijwel alle monopolaire motortjes die ik op You Tube gezien heb zijn met alle respect wel erg simplistisch en veelal wat instabiel. Ik heb een versie gemaakt met een meer degelijke constructie en ik heb er ter verfraaiing ook nog een draaimolentje aan toegevoegd. Onderstaande figuren tonen het ontwerp:
Draadraam
Draaimolen
Bij dit ontwerp heeft het draadraam 4 koperdraden die aan twee messing plaatjes zijn gesoldeerd. Het bovenste plaatje heeft centraal een puntvormig contact dat in een conische holte in de pluspool van de batterij past waardoor het draadraam niet van de batterij kan afglijden. Deze conische holte heb ik met een centerpons in de pluspool van de batterij gedrukt.
Het onderste messing plaatje heeft een centraal gat met een diameter van 8,2 mm zodat die met kleine ruimte over de neodymium magneet past die een diameter heeft van 8,0 mm. Als het draadraampje ronddraait zal het ook altijd ietwat wiebelen op het puntcontact in het bovenste messing plaatje zodat het onderste plaatje eigenlijk altijd wel en voortdurend licht contact maakt met de neodymium magneet zodat er steeds een electrische stroom blijft lopen door de vier koperdraden.
Deze constructie zorgt er tevens voor dat de hartlijn van het draadraampje altijd blijft samenvallen met de hartlijn van de batterij waardoor de ronddraaiende beweging mooi cilindrisch en stabiel blijft.
Het draaimolentje bestaat uit een rond plexiglas plaatje met daarin 6 kleine gaatjes onder 60 graden waarin stukjes naaigaren zijn gelijmd met aan de onderkanten daarvan kunststof kraaltjes. Het plexiglas plaatje past licht klemmend op het bovenste koperplaatje van het draadraam.De batterij wordt in feite kortgesloten en er gaat dan een tamelijk forse stroom lopen van ca 2 ampère. De batterij wordt ook enigszins warm en na ca 10 minuten gaat het motortje langzamer draaien of stopt zelfs. Als je dan de batterij een tijd laat rusten herstelt die zich blijkbaar wat en dan loopt het motortje weer maar meestal langzamer en korter. Na een paar keer is het dan afgelopen met de batterij. Het is dus wel een batterijvreter.
Ik heb van dit erg simpel maar best wel grappig tuigje de onderstaande YouTube video gemaakt:
Een CAD tekeningpakketje dat ik van dit speeltje gemaakt heb is vrij beschikbaar voor iedere liefhebber, klik hier voor een aanvraag.
