Хотя он и несложный, но устроить его не так-то просто, как какой-нибудь электрический маятник или лейденскую банку, но все же проще, чем хорошо действующую статическую машину.

Не сможете всего сделать сами, прибегните к помощи слесаря, он шутя выполнит такую работу, которая, быть может, поставит вас в тупик.

Двигатель наш – вернее, игрушечная модель двигателя – не займет много места. Основанием, на котором он уместится, послужит дощечка длиной в 10 см, шириной в 6 см и толщиной в 2 см.

Рис. 41

Такой моторчик не только трамвайного вагона не приведет в движение, но даже и к кофейной мельнице не сможет быть приспособлен. Повторяю, это просто игрушка, но занимательная и поучительная.

Состоять такой моторчик будет из наружного электромагнита и из вращающегося между его полюсами якоря (ротора).

Корпус магнита сгибается из плоской черной жести толщиной в 1 мм, шириной в 3 см и длиной в 16 см. Гнуть надо руками при помощи плоскогубцев, придав полоске форму, изображенную на рис. 41 А. Вертикальные ее части будут сердечниками электромагнита, а изогнутые по дуге – полюсными башмаками.

Другую полоску жести, вырезанную из того же листа, такой же ширины, как и первая, но длиной около 10 см, изогните так, чтобы, глядя на нее с ребра, она имела вид, представленный на рисунке 41 В.

Как раз посередине этой полосы (будущего якоря мотора) припаяйте тинолем прямо на свече или спичкой, без всякого паяльника, вязальную иглу длиной в 8 см так, чтобы один конец ее был длиннее другого, выступая над лентой примерно на 4 см, тогда как другой будет выступать всего на 1 см.

Рис. 42

Затем отрежьте два куска медной изолированной звонковой проволоки, имеющей диаметр ⅓–½ мм, длину 8–10 м, и обмотайте одним отрезком сердечник электромагнита, а другим якорь в направлениях, указанных на рис. 41 А и В стрелками. Концы обмотки магнита впоследствии соедините с проводами от источника тока (в точках а и b рисунков 41 и 42).

На длинный конец оси якоря наденьте коммутатор (прерыватель тока), сделанный из цилиндрической пробки (рис. 41 С), длиной 3 см и насаживаемый на ось настолько плотно, чтобы при вращении оси вращался вместе с ней. На пробке укрепите два сегмента из листовой латуни, К и К₁, толщиной ½ мм, длиной, равной длине пробки, а шириной немного менее половины ее полуокружности. Согните их по цилиндрической поверхности так, чтобы они охватили пробку, защемив ее своими прямыми краями, не прилегая к ней. Для этого, разогнув края, надевают сегменты на пробку, чтобы они держались лишь в силу своей упругости.

На ось пробка насаживается в таком положении, чтобы узкие открытые части ее боковой поверхности пришлись против прямой части якоря (рис. 42).

Сделав указанные части, приступайте к сборке мотора.

Рис. 43

Для этого наружный магнит укрепите гвоздями или винтами на подставке и врежьте в нее вертикальные деревянные стойки с отверстиями, сквозь которые пройдут концы оси якоря. Из латунного листа, служившего вам для изготовления сегментов коммутатора, изготовьте так называемые щетки, вводящие ток в обмотку якоря мотора. Это будут две полоски шириной 5 мм с согнутыми под прямыми углами нижними концами, которыми они укрепляются на дощечке с обеих сторон коммутатора, и отогнутыми слегка в противоположные стороны свободными концами. Отогнуть эти концы надо настолько, чтобы щетки касались сегментов коммутатора, не надавливая на них и не затрудняя вращения коммутатора и соединенного с ним якоря.

Затем соедините концы обмотки якоря – один с одной пластинкой коммутатора, другой с другой – и припаяйте их к ним, а под нижние части щеток подведите ответвления проводов от источника тока, присоединяемых к главным проводам в точках а и b (рис. 42 и 43). Источником тока послужат вам 1–2 элемента Гренэ. Опустив их цинковые электроды в жидкость и дав толчок якорю мотора, вы увидите, если мотор сделан и собран правильно, что, начав вращаться, якорь будет продолжать свое вращение все время, пока вы не выключите вновь ток.

Не будь этот двигатель так слаб, на оси якоря можно было бы укрепить деревянный маленький блок и при помощи перекинутой через него бесконечной нитки передать вращение какой-нибудь игрушечной модели машины-орудия.

Рассмотрим, почему вращается в этом случае якорь, т. е. как-никак, а все же электрический ток превращается в механическую работу (хотя и бесполезную в нашем примере, потому что вся расходуемая энергия целиком затрачивается на вращение якоря «вхолостую»).

Ток в точке а разветвляется. Часть тока направляется в обмотку электромагнита и, пробежав по ней в точке b, возвращается в главный провод и через него в батарею. Это прохождение тока вокруг железной полосы возбуждает в башмаках магнита магнитные полюсы при направлении тока, отмеченном на рисунке (рис. 43 и 41 А) стрелками: северный полюс N в левом (от зрителя) и южный S в правом башмаке. Полюса эти, пока направление тока в главной цепи не изменится, остаются постоянными.

Другая часть ответвившегося в точке а тока направляется в первую латунную щетку L, и так как она касается сегмента К якорного коммутатора, то из нее переходит в последний, а отсюда идет в обмотку, и, тем возбудив в левой части якоря – северный, а в правой – южный магнитные полюса, ток переходит во второй сегмент коммутатора К₁, из него во вторую щетку L₁ и из таковой в точке b обратно в батарею.

Вы, вероятно, знаете – а если нет, то узнайте, – что одноименные магнитные полюса, подобно одноименным электрическим зарядам, отталкиваются друг от друга, а разноименные взаимно притягиваются. Поэтому, как только в обмотках якоря и магнита пойдет ток, полюс N якоря встанет против полюса S магнита, а полюс N магнита притянет к себе полюс S якоря.

Казалось, тут и конец дальнейшему вращению мотора, но в том-то и заключается роль коммутатора, соединенного с якорем, чтобы не допустить такой остановки и дать возможность якорю продолжать свое вращение. Так оно и происходит, потому что в тот момент, когда якорь повернется на 180°, на те же полуокружности повернется и коммутатор и подведет под щетку сегмент К, так что ток в обмотке якоря мгновенно переменит свое направление. Как только конец якоря, в котором был южный полюс, станет против северного полюса магнита, в нем возникнет опять-таки северный полюс (а против южного – южный), и якорь вновь оттолкнется в том же направлении и, следовательно, сможет вращаться безостановочно.

Надо только, делая обмотку вокруг магнита и якоря, помнить одно правило (опять правило, а я-то обещал обойтись без них!).

Правило, впрочем, очень несложное: ток, идя в направлении часовой стрелки, сообщает ближайшему к вам концу железного сердечника южный полюс, а идя в обратном – северный.

Знаю по опыту, что начинающего экспериментатора это правило нередко смущает, когда он старается разобраться в направлениях тока на рисунках и чертежах обмоток, и что он легко ориентируется в этих направлениях, имея обмотки воочию перед собой.

Для облегчения затруднений при определении полюсов сердечника нарисуйте окружность и отметьте стрелкой направление в ней тока, положим, против движения часовой стрелки, тогда перед вами будет северный полюс. Переверните листок бумаги и смотрите на рисунок на свет – направление тока будет по часовой стрелке, а полюс сердечника – южный.

Попробуйте теперь разобраться в направлениях тока на моих рисунках.