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La Storia
La Storia
Forse non tutti sanno che i motori elettrici non sono una scoperta recente: esistono da quasi duecento anni e sono presenti, in varie forme e dimensioni, negli oggetti di uso quotidiano. Pensiamo ad esempio al computer, alla lavatrice, al phon, al rasoio elettrico o alla maggior parte degli elettrodomestici: come dice il nome stesso, sono alimentati ad elettricità.
Il legame tra elettricità, magnetismo e movimento è stato originariamente scoperto nel 1820 dal fisico francese André-Marie Ampère ed è la scienza di base dietro un motore elettrico. Ma se vogliamo trasformare questa straordinaria scoperta scientifica nella tecnologia più pratica che oggi alimenta i tosaerba elettrici e gli spazzolini da denti, dobbiamo andare avanti di qualche decennio. Gli inventori che lo fecero furono Michael Faraday, William Sturgeon e Joseph Henry, ma poi altri aggiunsero innovazioni come ad esempio Nikola Tesla!
Come Funziona
Come Funziona
Un motore elettrico è un dispositivo che trasforma l'energia elettrica in energia meccanica, cioè in movimento. Viene utilizzato in molti oggetti di uso quotidiano, come ventilatori, elettrodomestici, e automobili elettriche. Vediamo come funziona in parole semplici.
Come funziona un motore elettrico?
Componenti principali:
Statore: È la parte fissa del motore che contiene magneti o elettromagneti.
Rotore: È la parte mobile del motore che gira al centro dello statore.
Alimentazione elettrica: Il motore è collegato a una fonte di corrente elettrica (può essere corrente continua, come nelle batterie, o corrente alternata, come quella delle prese di casa).
Creazione di un campo magnetico:
Magneti e corrente elettrica: Quando la corrente elettrica passa attraverso un filo avvolto in una bobina (che si trova nel rotore), genera un campo magnetico attorno alla bobina. Questo è il principio dell'elettromagnetismo.
Interazione tra campi magnetici: Il campo magnetico creato nel rotore interagisce con il campo magnetico del statore. Poiché i poli opposti dei magneti si attraggono e i poli simili si respingono, queste forze fanno sì che il rotore cominci a girare.
Rotazione continua:
Cambio della polarità: Nei motori che usano corrente alternata (AC), la direzione della corrente cambia continuamente, cambiando il campo magnetico nel rotore. Questo continuo cambiamento fa girare il rotore in modo continuo.
Commutatore (nei motori a corrente continua): Nei motori a corrente continua (DC), c’è un commutatore che inverte la direzione della corrente nel rotore ogni mezzo giro, permettendo al motore di girare in modo continuo senza fermarsi.
Principi fisici alla base
Elettromagnetismo: Quando una corrente elettrica passa attraverso un filo, crea un campo magnetico attorno al filo. Questo campo magnetico può essere usato per far muovere oggetti magnetici, come il rotore in un motore.
Legge di Lorentz: Questa legge spiega come una carica elettrica (come gli elettroni nel filo) che si muove attraverso un campo magnetico sperimenta una forza. Questa forza è ciò che fa girare il rotore.
Conservazione dell'energia: Il motore trasforma l'energia elettrica fornita dalla corrente in energia meccanica (movimento), seguendo il principio di conservazione dell'energia.
In sintesi:
Un motore elettrico funziona grazie all'interazione tra campi magnetici generati dalla corrente elettrica che passa attraverso bobine di filo. Questi campi magnetici creano forze che fanno girare il rotore, producendo movimento. Questo principio semplice è alla base del funzionamento di moltissimi dispositivi che usiamo ogni giorno.
costruisci il nostro motore elettrico
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Il magnete produce un campo magnetico che è approssimativamente perpendicolare alle facce. La spira percorsa da corrente si comporta anch’essa come un magnete dello stesso tipo: perciò appena si crea il contatto elettrico con i supporti i due oggetti tendono ad allineare i propri campi; ma solo la spira può ruotare.
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costruisci il tuo motore elettrico
Creare un modello giocattolo di un motore elettrico è un progetto educativo e divertente che ti aiuta a capire come funziona un motore elettrico. Ecco una guida passo dopo passo per costruire un motore elettrico semplice usando materiali facilmente reperibili.
Materiali necessari:
Materiali necessari:
Batteria AA (1,5V)
Filo di rame smaltato (1-2 metri)
Nastro adesivo o colla
Magneti (piccoli, da usare come statore)
Chiodo di ferro o bullone (per il rotore)
Spilli o chiodini (per sostenere il rotore)
Base di cartone o legno (per montare il motore)
Forbici o tronchesine
Carta vetrata fine (per rimuovere l'isolamento dal filo)
Passaggi per costruire il motore elettrico giocattolo:
Passaggi per costruire il motore elettrico giocattolo:
1. Preparazione del Rotore
Taglio e preparazione del filo:
Taglia circa 60 cm di filo di rame smaltato.
Arrotola il filo su un oggetto cilindrico (come una penna) per creare una bobina. Lascia delle estremità libere di circa 5 cm su ciascun lato.
Preparazione della bobina:
Rimuovi con cautela l'isolamento smaltato dalle estremità del filo usando carta vetrata fine o un taglierino. Devi esporre il rame nudo per fare contatto con i contatti elettrici.
2. Montaggio del Rotore
Fissaggio del rotore:
Usa il chiodo di ferro o il bullone come rotore. Inserisci il rotore attraverso il centro della bobina di filo che hai preparato.
Sostenere il rotore:
Fissa due spilli o chiodini sulla base di cartone o legno, posizionalo in modo che il rotore possa girare liberamente tra di essi. Usa del nastro adesivo o della colla per fissare gli spilli nella base. Il rotore deve girare liberamente tra gli spilli senza toccarli.
3. Creazione del Campo Magnetico (Statore)
Preparazione dei magneti:
Attacca i magneti alla base di cartone o legno, vicino al rotore. Puoi posizionarli in modo che siano vicino alla bobina del rotore, ma senza toccarla. I magneti forniranno il campo magnetico necessario per far girare il rotore.
4. Collegamento Elettrico
Collegamento del filo alla batteria:
Attacca i fili di rame nudo alle estremità della batteria AA. Puoi farlo avvolgendo i fili attorno ai terminali della batteria e fissandoli con del nastro adesivo.
Collegamento della bobina alla batteria:
Collega le estremità del filo della bobina ai terminali della batteria. Quando il filo viene a contatto con la batteria, la corrente elettrica passerà attraverso la bobina, creando un campo magnetico che interagirà con i magneti fissi e farà girare il rotore.
5. Test del Motore
Verifica il funzionamento:
Una volta collegati i fili, osserva se il rotore inizia a girare. Se non gira, controlla che le estremità del filo di rame siano ben a contatto con i terminali della batteria e che non ci siano cortocircuiti. Assicurati anche che la bobina sia centrata tra i magneti e che il rotore possa girare liberamente.
Schema del Motore Elettrico Giocattolo:
Schema del Motore Elettrico Giocattolo:
Base (cartone o legno):
Fissare i magneti.
Inserire gli spilli o chiodini per sostenere il rotore.
Rotore:
Bobina di filo di rame avvolta intorno a un chiodo o bullone.
Fissare la bobina tra gli spilli/chiodini.
Collegamenti:
Collegare le estremità della bobina ai terminali della batteria con fili di rame.
Magneti:
Posizionare i magneti vicino alla bobina per creare il campo magnetico necessario.
Questo modello giocattolo ti mostra i principi base del funzionamento di un motore elettrico: l'interazione tra il campo magnetico generato dalla corrente elettrica e il campo magnetico dei magneti fissi fa girare il rotore. Buon divertimento con il tuo progetto!
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