III. Potek dela

Ko smo prejeli nalogo, je bilo naše prvo posvetovanje v obliki skype sestanka. Naše glavno vprašanje je bilo, zakaj bi se disk pri danih pogojih sploh začel vrteti in za začetek smo si izmenjali par idej, tez o tem, kaj bi se lahko dogajalo:
  1. S ploščo senčimo magnetno polje nad tuljavo, kar povzroči razliko v jakosti polja med poljem nad tuljavo in poljem nad ploščo. To povzroči neenakomerne, mogoče asimetrične indukcijske tokove v aluminijastem disku, kar privede do navora potrebnega za vrtenje.
  2. Ko vstavimo tujek v magnetno polje (v tem primeru aluminijasto ploščo), se polje, ko gre mimo plošče krivi, upogiba, kar se lahko zopet pozna pri induciranih tokovih na disku.
  3. Ker polje, ki pride iz tuljave senčimo z neferomagnetno snovjo, v našem primeru aluminijem, pride do manjšega faznega zamika polja (op.a. imamo izmenični tok) nad aluminijasto ploščo. To privede do faznega zamika med induciranimi tokovi na disku nad ploščo in nad tuljavo. Razlika zamika pa privede do navora potrebnega za vrtenje.
Ideje smo imeli plan preveriti v teoriji, najprej pa seveda preizkusiti s pomočjo eksperimenta. Raziskati smo si želeli odvisnosti hitrosti vrtenja diska od naslednjih količin: jakosti polja, razdalje med tuljavo in diskom, debelino plošče s katero senčimo, snovjo iz katere je plošča.
Poleg tez, smo naredili tudi načrt dela za prvo srečanje in sicer, da naredimo delujoč model motorja na asimetrijo.

Prvo srečanje, 3.12.2014

Že na prvo srečanje smo prinesli aluminijast disk, uležan s krogličnimi ležaji, da bi lahko možni problem trenja čim lažje zanemarili. Žal pa se nam je zapletlo drugje. Za začetek smo porabili kar precej časa, da smo našli primeren napetostni izvir, ki bo kompatibilen z razpoložljivimi tuljavami. Nato so se težave nadaljevale, saj se disk nikakor ni vrtel.
Ker smo z magnetom preverili, da magnetno polje nad tuljavo imamo, torej naprave delujejo, smo prvo srečanje zaključili z dejstvom, da je naš disk neprimeren. Bil je premajhen (presek tuljave je bil večji kot radij diska) ter za svoj obseg predebel, torej pretežek, da bi ga lahko očitno šibak navor zavrtel.

Drugo srečanje, 10.12.2014

Poizvedeli smo, da se podoben princip motorja na asimetrijo uporablja pri števcih za porabo elektrike, zato se je drugo srečanje pričelo z veselim razstavljanjem pridobljene naprave. Žal smo odkrili, da je merilec kompleksnejši kot pa naprava, ki jo sestavljamo, zato si z njegovim delovanjem nismo imeli kaj dosti za pomagati, smo pa uporabili nekatere komponente. Tako smo se z novimi, lažjimi diski, znova lotili motorja. Žal se zadeva še vedno ni vrtela, zato smo sklenili zavreči šolski napetostni izvir (ŠMI) in tuljavo v želji po večjem magnetnem polju priključili kar na 220V vtičnico.
A - aluminijast disk ; B - aluminijasta plošča ; C - tuljava ; D - jedro tuljave ; E - optični senzor
Pri prvem poizkusu nam je aluminijasto ploščo, namenjeno senčenju, sunkovito pognalo dol/stran od tuljave, nato pa smo zaznali močne vibracije diska, kar nam je potrdilo odbojno silo, ki je omenjena že v navodilu naloge. V drugo smo ploščo pritrdili, rezultat pa je bil močno segreta tuljava, ki se je hitro pričela smoditi ter pregorela varovalka.

Tretje srečanje, 17.12.2014

S pomočjo novega, večjega diska smo postavili delujočo napravo! Prav tako smo se vrnili na varnejši vir napetosti ŠMI, vendar smo za boljše rezultate dodali tuljavi feromagnetno jedro. Sicer je motor deloval tudi brez jedra, a zelo slabo, saj je za poganjanje diska potreboval manjši sunek v smeri vrtenja
Za začetek smo preverili, kateri del tuljave mora biti senčen, da se disk sploh vrti in pa kako je določena smer vrtenja. Ob postavitvi, ki je prikazana na sliki desno, smo bili priča počasnemu pospeševanju diska do končne hitrosti v smeri od senčenega polja proti ne-senčenem. Nato smo s pomočjo optičnih vrat (in seveda osebnega računalnika) izmerili odvisnost hitrosti vrtenja diska od pokritosti tuljave.
Zaradi pomankanja časa, je bila meritev izvedena na samo nekaj kritičnih mestih (pokrita četrtina, polovica, tri četrtine tuljave, in pa pokrito celo jedro) ne pa zvezno po celi tuljavi. Prepričali smo se tudi, da se disk ne vrti, če tuljava sploh ni pokrita ali pa senčimo celo polje. Za tem smo se lotili vpliva razdalje med tuljavo in diskom, kjer smo višali položaj diska in tako razdaljo večali. Za konec smo še z merilci magnetnega polja izvedli sočasno meritev nad nepokritim ter pokritim delom tuljave, v lovu za faznim zamikom med obema poljema.