ورقاتفكرة عمل المحرك الكهربائي
يُذكر في النص أن العالم الإنجليزي مايكل فاردي اخترع المحرك الكهربائي في القرن الثامن عشر، وأصبح هذا النوع من الآلات مستخدمًا في مجالات متعددة، من المصانع والقطارات إلى الأدوات المنزلية مثل الغسالات وماكينات الخياطة. كما تتوافر المحركات بأحجام مختلفة تتلاءم مع الاستخدامات المتنوعة.
وازداد الاعتماد على هذه المولدات منذ منتصف القرن الثامن عشر بالتزامن مع عصر الصناعة، نتيجة تزايد الحاجة إلى الطاقة اللازمة لتشغيل الآلات.
الأجزاء الأساسية للمحرك
يتكون المحرك في صورته المعتادة من ثلاثة أجزاء رئيسية:
العضو الثابت.
العضو الدوار.
المبادل الكهربائي.
ويقوم المحرك الكهربائي على مبدأ تحويل الطاقة الكهربائية أو التيار الكهربائي إلى طاقة حركية. فعندما يمر التيار في الأسلاك الموجودة بالمحرك، يتولد مجال مغناطيسي، وتتأثر شدة هذا المجال بقوة التيار؛ فكلما ازدادت شدة التيار ازدادت شدة المجال المغناطيسي.
الأدوات المطلوبة لصنع محرك كهربائي بسيط
يمكن تنفيذ التجربة باستخدام الأدوات الآتية:
بطارية.
مسمار.
مغناطيسان.
سلك نحاسي، ويمكن الاستعانة بقطعة من الأسلاك الكهربائية بعد كشف طرفيها لإظهار السلك النحاسي الموجود أسفل الغلاف البلاستيكي.
قطعة صغيرة من ورق الألومنيوم، وهي اختيارية ولا تؤثر في تصنيع المحرك أو التجربة، وإنما تساعد على إظهار الحركة عند تشغيله.
خطوات تركيب المحرك
تثبيت المغناطيس بالمسمار
يُوضع أحد المغناطيسين على الرأس المفلطح للمسمار حتى يلتصق به ويصبح جزءًا منه. وعند استخدام ورق الألومنيوم، توضع القطعة أولًا على رأس المسمار المفلطح، ثم يوضع المغناطيس فوقها حتى تلتصق المكونات معًا. بعد ذلك تُطوى ورقة الألومنيوم باتجاه المغناطيس من دون إغلاقها بالكامل.
وبمجرد وضع المغناطيس فوق رأس المسمار، يصبح المسمار ممغنطًا ويكتسب صفات المغناطيس.
توصيل السلك بالبطارية
ثبّت أحد طرفي السلك النحاسي أو الكهربائي في الطرف السالب للبطارية. ويمكن تثبيت السلك باستخدام المغناطيس الثاني أو بواسطة الشريط اللاصق.
توصيل المسمار بالطرف الآخر
يُقرّب الطرف المدبب للمسمار من الطرف الثاني للبطارية لتوصيله به. وبما أن المسمار أصبح متصلًا بالمغناطيس وممغنطًا، فإنه يلتصق بالبطارية من دون الحاجة إلى وسيلة أخرى لتثبيته.
تشغيل المحرك وملاحظة الحركة
تمثل البطارية مصدر الطاقة الكهربائية، بينما يعمل السلك على نقل هذه الطاقة. وعند ملامسة المسمار بالطرف الثاني من السلك النحاسي، تبدأ الحركة؛ إذ يدور المسمار بمجرد أن يلامسه السلك، وبذلك تتكون صورة مبسطة لعمل محرك كهربائي بسيط.
احتياطات أثناء التجربة
ينبغي توخي الحذر عند تنفيذ التجربة، لأن المسمار والبطارية ترتفع درجة حرارتهما. كما أن قوة الحركة أو قدرة البطارية على تحريك الأشياء تختلف باختلاف قوة البطارية المستخدمة.
القيمة التعليمية للتجربة
قد تبدو هذه التجربة البسيطة محدودة الفائدة من الناحية العملية، إلا أن قيمتها التعليمية كبيرة؛ فهي تتيح للأطفال مشاهدة تطبيق عملي لبعض المبادئ والأفكار العلمية التي يتعلمونها في الدراسة ولا يستطيعون أحيانًا تصورها بصورة واضحة.
وتساعد التجارب العلمية على ترسيخ المفاهيم في أذهان الأبناء، كما تسهم في تنمية التفكير الابتكاري والإبداعي لديهم، وتشجعهم على التفكير والعمل. وقد يتمكن بعض الأشخاص أيضًا من الاستفادة من فكرة هذا المحرك في بعض الاستخدامات المنزلية وفقًا لإبداعاتهم.