Rafmagnsföndur

Rafmótorar eru út um allt og við umgöngumst marga á hverjum degi. Rafmótorar eru til dæmis í viftum í tölvum, í farsímum sem titra, í geislaspilurum, í flestum heimilistækjum svo sem ísskápum og uppþvottavélum og svo mætti lengi telja.

Rafmótorinn var fyrst búinn til af breska eðlisfræðingnum Michael Faraday árið 1831. Uppgötvun Faradays á rafmótornum var grundvöllur frekari þróunar sem þekktir vísindamenn eins og Tesla og Edison tóku þátt í. Framfarirnar rétt fyrir aldamótin 1900 voru gríðarlegar enda hefur rafmótorinn oft verið nefndur sem ein helsta uppgötvun 19. aldarinnar.

Margir hafa eflaust prófað að vefja vír utan um nagla eða eitthvað þess háttar og tengja vírinn svo við rafhlöðu og búa þannig til rafsegul. Slíkan rafsegul má svo nota til að taka upp járndót svo sem bréfaklemmur, skrúfur og nagla. Rafmótor er í raun bara örlítið flóknari en rafsegull. Allt sem þarf til að búa til einfaldan rafmótor er einangraður vír og rafhlaða.

Nú skulum við búa til rafmótor.

1. Til að búa til rafmótor byrjum við á að búa til rafsegul með því að búa til spólu. Einangruðum vír er vafið um það bil 50 sinnum kringum einhvern sívalan hlut til dæmis rafhlöðu. Ágætt er að þvermálið sé um 4 cm en það skiptir þó ekki öllu máli og eins skiptir fjöldi vafninganna ekki miklu máli heldur. Til þess að spólan losni ekki í sundur er gott að vefja endunum í kringum spóluna nokkrum sinnum. Svo er einangrunin tekin af báðum endum vírsins. Ef notaður er lakkaður spóluvír er best að ná einangrunni af með því að nota sandpappír annars ef venjulegur vír er notaður þarf að ná einangrunni af með hníf eða þar til gerðu verkfæri. Annar vírendinn er svo beygður upp í loft og sveigður til þannig að sá hluti mótorsins sem mun snúast geti hvílt á honum. Hinn endinn er svo tengdur við rafhlöðunina.

2. Einangrun er tekin af báðum endum á vírstubbi og svo er honum vafið nokkrum sinnum kringum spóluna beint á móti þeim vír sem beyggður var upp. Annar endinn er beygður upp og formaður eins og hin uppistaðan. Hinn endinn er svo tengdur við rafhlöðuna. Þá á mótorinn að líta út eins og hér til hliðar.

3. Næst þarf að búa til þann hluta mótorsins sem snýst. Sá hluti er gerður með því að vefja spólu með um það bil 30 vafninga upp á grannan sívalan hlut til dæmis penna. Passa verður upp á að endarnir séu sitt hvoru meginn á henni og vísi beint út. Spólan er svo lögð flöt niður. Ef notaður er spóluvír er einangrunin tekin af báðum endunum en bara öðru megin til dæmis á þeirri hlið sem snýr upp. Hafi hins vegar verið notaður venjulegur einangraður vír þarf að taka einangrunina alveg af báðum endunum en lakka svo aðra hliðina til dæmis naglalakki. Þetta er gert til þess að rjúfa straumrásina helminginn af hverjum hring. Svo er spólan lögð á uppistöðurnar sem búið var að gera og þá er mótorinn tilbúinn. Eflaust þarf að sveigja vírana eitthvað til þannig að spólan geti snúist óhindrað.

4. Til að setja mótorinn í gang þarfa snúa spólunni og þá ætti mótorinn að hrökkva í gang. Mótorinn snýst bara í aðra áttina þannig að ef hann fer ekki í gang má reyna að snúa spólunni í hina áttina eins gæti verið eitthvað sambandsleysi.

Þessi rafmótor virkar i grófum dráttum þannig að þegar straumur rennur um hann mynda báðar spólurnar segulsvið. Önnur hlið þeirra verður að norðurpól en hin að suðurpól. Gagnstæðir segulpólar dragast saman en samskonar segulpólar hrinda hvor öðrum frá sér og það veldur því að spólan snýst. Önnur öllu nákvæmari skýring er sú að kraftur verkar á rafeindirnar í spólunni sem snýst. Krafturinn er hornrétt á bæði stefnu straumsins og stefnu segulsviðsins frá neðri spólunni. Sá kraftur veldur snúningsvægi á spóluna og þar með snýst hún. Ástæða þess að straumurinn er bara látinn vera á helming hvers hrings er sá að við viljum að stefna kraftsins valdi alltaf snúningi í sömu átt til þess að spólan snúist en sveiflist ekki bara um jafnvægisstöðu sína.

Í raun er ekki hægt að gera mikið með svona einföldum mótor en hann sýnir að oft byggir flókin tækni á afar einföldum hugmyndum. Svo er það líka bara ansi gaman að hafa búið til eitthvað sem snýst.

Mjög svipaða útfærslu á einföldum rafmótor má finna hér.