Bilim dolu haftasonları sizinle olsun…
Siz AVM ’ye gitmekten, cocuğunuzsa tablet başında robot olmaktan sıkıldıysa, sizleri evde bilimsel deneyler yapmaya davet ediyoruz. Her zaman olmasa da, yine de cıkabilecek kucuk caplı karışıklar icin oncelikle evin annesinden izin almanız onerilir.
Eğitimli bir goz icin, ortalama bir evdeki malzemelerle DNA testinden rokete, elektromanyetizma uygulamalarından patlayıcıya kadar bir dizi şey yapılabileceğini biliyor muydunuz?
Farklı bir hafta sonuyla cocukluğunuza geri donmek isterseniz, bundan boyle sizin icin kısa bir surenizi işgal edecek, evde yapabileceğiniz eğlenceli deneyler ve muhendislik uygulamaları derleyeceğiz.
Bilim insanı guzel kılar, ozellikle de cocukları.
Bilim, hayal ve sevgiyle kalmanız dileğiyle…
Mıknatıssız Motor Yapımı
Bu hafta kucuk bir elektromanyetik uygulamamız var. Amac birkac malzemeyi doğru bir şekilde bir araya getirerek elektromanyetik kuvveti parmaklarımızın ucunda hissetmek. Oncelikle kısa bir bilgi verelim, motor aslında nasıl bir şey?
Elektrik motorları bilindiği uzere elektrik enerjisini mekanik enerjiye ceviren aygıtlar O halde ortada once bir elektrik enerjisi olmalı. Yani pil…
Elektrik motorlarına uzanan yolculuk, İtalyan Fizikci Alessandro Volta ’nn, gumuş ve cinko plakalarla yaptığı denemeler sonucu 1800 yılında surekli elektrik enerjisi sağlayacak depolayıcı bir arac geliştirmesiyle başlıyor.
Elektrik motorlarının tarihi hakkında detaylı bilgi almak isterseniz Princeton Universitesi ’nin internet sitesinden Profesor Dr. Martin Doppelbauer ’ın hazırladığı; elektrik motorunun 96 yıllık icad edilme seruvenini konu alan calışmaya buradan ulaşabilirsiniz.
Motorlar icin ikinci onemli materyal mıknatıs…
Cunku motorlarımız Faraday ve Lenz ’in kucuk bir keşfiyle başlıyor Bu ikiliye gore -ki gercekten de oyle- bir iletkenin uzerine manyetik alan uyguladığınızda, ilk başta, “bir anlığına” iletken icinde bir elektrik akımı oluşuyor. Bu akımın oluşmasının nedeni eylemsiz. Hani bir aracla seyahat halindeyken hızlanma ve yavaşlama sırasında hissettiğiniz etki var ya.. işte onun elektromanyetik olanı…
Yani iletken manyetik olarak dengede kalmak icin uzerinde manyetik alan olmadığı zamanki haline geri donebilmek adına, uygulanan alana ters bir manyetik alan yaratmaya calışıyor. Bunun icin de iletken materyalin icinde, bir anlığına bu alanı yaratacak bir elektrik akımı oluşuyor.
Jeneratorlere hoşgeldiniz Fizikcileri burada pahalı ve tehlikeli oyuncaklarla oynayan cocuklar gibi duşunebilirsiniz.
Elinizde bir mıknatıs var ve halka şeklinde bir telin uzerine yaklaştırdığınızda olcu aletinizde zayıf bir kıpırtı oluşuyor. Peki sonra ne yaparsınız?
Mıknatısın ard arda surekli halkanın uzerine getirip ceker ve olcu aletinizde bir değerlerin yukselmesini umarsınız.
Buna elektromanyetik induksiyon diyoruz.Hani yalnızca tencerenizi ısıtıp elinizi yakmayan o pahalı ocaklar var ya. İşte onlar da boyle calışıyor.
Donebilecek şekilde tasarlanmış, bir mil etrafına sarılı bir mıknatısı bir bobinin uzerinde surekli dondururseniz elektrik uretmeye başlarsınız. Cunku iletken uzerindeki manyetik alan ne kadar hızlı değişiyorsa o kadar yuksek enerji uretilir.
Aynı sistemi ters cevirirsek bu sefer de elektrik motorları icat etmiş oluruz.
Ancak bugun yapacağımız uygulamada mıknatıs olmayacak. Bunun yerine biraz daha pratik cozumler iceren mıknatıssız bir motor deneyeceğiz.
Malzemeler
1,5 V Pil Bakır Kablo (1 metre kadar) Cengelli iğne (2 tane) Dikiş makinesi masurası (Bulunması kolay olsa da evde bir takım alternatifler uretilebilir) Kalın lastik ve maket bıcağı İşler Nasıl Yuruyor?
Oncelikle mıknatısımız olmadığına gore manyetik alan elde etmek icin bir tur elektromagnete ihtiyacımız olacak.
Elimizde bir adet 1,5V pil var. Bu pil bir sabit akım kaynağıdır. Yani “+” ve “-“ ucları olan sabit bir voltaj (DC) sağlar. Evlerimizdeki kullandığımız 220V ’luk şehir şebekesi gibi surekli yonu ve şiddeti değişmez (AC). Bu nedenle yapacağımız elektromıknatıs bize ancak sabit bir manyetik alan verecek.
Bu durumda motorumuzun sabit parcası bu olmalı. Ancak iletken bolumu hareketli yapmak zor. Cunku elimizde bir mıknatıs olsaydı, uzerinde pil ya da kabloları olmayan ve iki ucu bulunan sabit manyetik alanlı bir materyalim olacaktı. Bunu dondurebilmek daha kolay bir muhendislik gerektirirdi.
Bu nedenle kucuk bir oyun oynamamız lazım.
Motorumuzu bir bobin şeklinde yapıp iki ucunu cengelli iğnelere tutturacağız. Boylece elimizde cengelli iğnelerin koşeleri icinde donen bir bobin olacak. Sonra bu bobinin uclarındaki yalıtkanı bıcakla kazırken bir tarafda kucuk bir kapalı alan bırakacağız. Boylelikle motor donmeye başladıktan sonra her bir turda bir sureliğine devre kesilecek. Devre kesildiğinde akım oluşmayacağı icin Faraday etkisi de kesilmiş olacak.
Sonra tekrar iletkenlik sağlanacak ve etki tekrar geri gelecek. Boylece bu ar arda acılıp kapanmalarla pilimiz bitene donecek bir motor elde etmiş olacağız.
Deneyin Yapılışı Oncelikle elimizdeki bakır kabloyu alarak sistemimizin hareketli kısmını yapmaya başlayalım.
Bakır teli uygun boyutlarda bir borunun etrafında 25 tur kadar doluyoruz. Ardından dağılmaması icin uclarına -teli de kırmayacak şekilde nazikce- duğum atarak bobinimizi hazırlıyoruz.
Şimdi bakır telin uzerindeki yalıtkan kaplamayı kaldırmamız lazım. Bunun icin telin uzerini make bıcağıyla kazıyacağız. Boylelikle bobinimiz bir elektrik devresinde kullanılmaya hazır hale gelecek.
Ancak telin bir ucunu tam acarken diğer ucta bir miktar kazınmamış alan bırakmak zorundayız. Boylelikle sistemimiz On / Off yapacak ve bu da bize istediğimiz manyetik alan değişimini yaratacak.
Bu nedenle telin etrafındaki 4 yuzeyin yalnızca 3 ’unu kazıyoruz. Hareket sırasında % 25 ’lik bir kapanma uygun bir değer.
Sıra geldi sabit elektromagnete…
Bunun icin masurayı, ici iyice dolacak şekilde bakır telle sarıyoruz ve bir onceki bobin gibi dağılmasını engelleyecek şekilde sabitliyoruz. Burada masura kullanmamızın nedeni boyutu ve tasarımının cok uygun olması. Uzerindeki delikleri, sarımdan sonra sabitlemek icin kullanabiliyorsunuz. Ayrıca eğer demir masura (paramanyetik) bulabilirseniz -paslanabilen, biraz ağırca olanlardan-, elde edeceğiniz manyetik alan cok daha buyuk olacaktır.
Sardığımız ikinci bobinin uclarını bu sefer iyice kazıyıp diğerinin yanında beklemeye alıyoruz.
Şimdi cengelli iğnelerimizi pilin ucların tutturmamız lazım. Lastikle bunu kolayca yapabiliriz. Ancak sistemin duzgun calışabilmesi icin iğnelerin pile iyi temas etmesi gerekli. O yuzden sıkı bir lastik iş gorecektir.
Cengelli iğneleri de yerleştirdikten sonra sabit elektromagnetimizi pilin uzerine, yukarı bakacak şekilde yerleştirerek acık olan uclarını iğneye iyice doluyoruz. Birkac sefer dolamakta fayda var. Yeteri kadar iyi temas sağlanmazsa sistemimizin elektriksel direnci yuksek olur ve elektromagnetimize gelen akım zayıflar.
Ve sıra geldi son parcayı eklemeye…
İlk yaptığımız bobini alıp iğnemizin uclarındaki halkalardan geciriyoruz.
Ve artık ucuşa hazırız. İlk hareketi verin ve motorunuz donmeye başlasın.
Ayrıca elinize sabit bir mıknatıs alıp motorunuza yaklaştırarak elektromanyetik kuvvetin kontrolunu parmaklarınızın ucunda hissetin.