A fizikatanítás kezdetei Hódmezővásárhelyen
Szilárd testek mechanikája
- Az anyagi pont kinematikája
- Az anyagi pont dinamikája
- Impulzus, energia, munka
- Merev testek kinematikája és sztatikája
- Pontrendszerek mechanikája
- Merev testek dinamikája
- Mechanikai jelenségek egymáshoz képest mozgó vonatkoztatási rendszerekben
Deformálható testek mechanikája
- Folyadékok mechanikája
- Gázok mechanikája
Rezgések és hullámok
- Hangtan
- Hullámtan
Hőtan
- Hőmérséklet és hőmennyiség, a testek hőtágulása
- Halmazállapot-változások
- A hő terjedése
Optika
- Geometriai optika
- Fizikai optika
Elektromosság és mágnesesség
- Elektrosztatika
- A stacionárius áram (egyenáram)
- Mágneses tér vákuumban és az anyagban
- Elektromos áram szilárd testekben, folyadékokban,gázokban
- Az időben változó elektromágneses tér
Arcképcsarnok

Dinamó-motor (beszerzési év:1892 és 1907 között)


            Ha egy vezetéket mágneses mezőben mozgatunk, akkor a vezeték két vége között feszültséget mérhetünk. Ez a jelenség a Michael Faraday (1791-1867) angol fizikus által 1831-ben felismert mozgási elektromágneses indukció, amelynek segítségével a mechanikai energia rovására tudunk elektromos áramot termelni. A módszert tökéletesítve a későbbiekben számtalan újító ötlet, találmány született az elektromos energiatermelés hatásfokának növelésére. A vezetéket tekercsre cserélve és a mágneses mezőben megforgatva megszületett a generátor.
            Kezdetben a forgórész (az ún. armatúra) állandó mágnes pólusai között forgott, de hamarosan az állandó mágnest felváltotta az elektromágnes, amelynek a tekercseibe egy galvánelemből – esetleg egy másik generátorból- vezették az áramot. Újabb fejlődési irányt 1859-ben Jedlik Ányos (1800-1895) bencés szerzetes és természettudós felismerése adott, amikor rájött, hogy a generátor saját energiájával képes gerjesztést létrehozni és fenntartani. Megfigyelte, hogy az elektromágnesek vasmagjaiban a földmágnesesség miatt akkor is van egy kis mágnesesség, ha előzetesen nem is volt átmágnesezve. Jedlik az ilyen gyenge mágneses mezőben forgatott tekercsben keletkező, s a kommutátorokon egyirányúsított kicsiny áramot rávezette az elektromágnes tekercs végeire. Ennek következtében a forgatás során keletkező kicsi áram megnövelte az elektromágnes mágneses terének erősségét, így egyre nagyobb áram termelődött, amely még tovább növelte a mágneses mező erősségét stb. Ez az ún. öngerjesztés elve, s az ilyen elven működő egyenáramú generátort nevezzük dinamónak.
            Ezt a zseniális felismerést azonban Jedlik nem publikálta. Hét évvel Jedlik után 1866-ban Ernst Werner von Siemens (1816-1892) német mérnök szabadalmaztatta a dinamó-elektromos elvet, amelyet aztán gyakorlati alkalmazások sokasága követett.
            A korai generátoroknál komoly gondot okozott, hogy az előállított váltakozó áramból a kommutátorok segítségével létrehozott egyirányú áram túlságosan lüktetett. Az erős lüktetés megszűntetéséhez a forgórész szerkezetét kellett átalakítani. A probléma megoldásához azt kellett elérni, hogy a forgó huzalok azonos idő alatt a lehető legtöbb mágneses indukcióvonalat keresztezzék. Ennek érdekében Antonio Pacinotti (1841-1912) olasz fizikus egy forgó puhavas gyűrűre koszorúalakban elrendezett, egymással sorba kötött tekercseket csévélt. Az így létrejövő Pacinotti-féle gyűrűket aztán Zenobe Theophile Gramme (1816-1901) belga technikus használta saját szerkesztésű gépeiben. Ez lehet az oka annak, hogy a fából készült dobra felcsévélt tekercseket bemutató armatúra-minta 1897-ben Gramme-féle gyűrűminta néven került a szertárunkba.

Gramme- féle gyűrű minta

            Az egyenletesebb forgóhatás céljából az egymáshoz képest elforgatott helyzetű tekercsekhez külön-külön gyűrűszelet párokat helyeztek el a forgórészen. Ezek a rézdobot annyi – egymástól elszigetelt- részre osztották, ahány tekercs van a lágyvas gyűrűre csévélve. Az egyik tekercsből kilépő vezeték, s az erre következő tekercsbe belépő drótvég egy-egy kommutátor szeleten van összekötve, s így az egyes tekercsekben keletkező áramokat egy közös vezetékben egyesítve, folytonos – jóval kevésbé lüktető- áramot kapunk.
            Később még jobb megoldást jelentett Friedrich von Hefner-Alteneck (1845-1904) német mérnök elegáns megoldása, amelynél a henger alakú forgó rész palástjának hosszanti hornyaiban helyezte el a huzalokat. Ez az eljárás igen megkönnyítette a tekercselést és egyúttal rögzítésül is szolgált, miközben az armatúra hornyainak száma mindig megegyezett a kommutátor szeletek számával. Minden menetben később és később érte el az indukált áram a maximális értékét, s az így keletkező áramok összeadódásával a lüktetés jelentősen lecsökkent.

Hefner-féle „hornyolt” dobarmatúra

            Az ilyen armatúrákkal felszerelt eszközöknél könnyen látható, hogy a dinamó-elv fordítva is működik, azaz ha a dinamóba megfelelő erősségű áramot vezetünk, akkor az áram egyrészt gerjeszti a mágneses teret, másrészt pedig az armatúrát is átjárja, s így az áram és a mágneses tér kölcsönös hatása miatt az armatúra forgásba jön. Ez az ún. villamos motor, amellyel tehát a villamos energia rovására nagy hatásfokkal lehet mechanikai energiát előállítani.
            Ha a motornál a Hefner-féle dobarmatúrát használjuk, miközben az állórész elektromágnesét ugyanarról az áramforrásról tápláljuk, mint a forgórész tekercsét, akkor az áramforrás polaritásának megfordítása sem változtat a forgás irányán. Ennek oka, hogy egyszerre fordulnak meg az álló- és forgórész mágneses pólusai. Az ilyen motort univerzális motornak nevezzük, mert nem csak egyen-, hanem váltakozó feszültséggel is működik. A háztartási gépek elektromos motorjai általában ilyen elven működő univerzális motorok.
            A szertárban található egy olyan Pacinotti-Gramme-féle dinamó-motor (beszerzési év: 1897), amely - a gyűrűs elrendezéséből következően- Pacinotti-féle gyűrű néven került be a leltárkönyvekbe.

            A patinás eszköz hajtókarral ellátott forgórésze jelzi, hogy elsősorban generátorként használható az eszköz. A vasmagok között forgatott gyűrű fésűinél keletkezett áramot az elektromágnesbe vezetve tökéletesen demonstrálható a Jedlik-féle öngerjesztés elve.

Pacinotti-Gramme-féle dinamó-motor

            A szertárban több dinamó is található, amely motorként is használható, de ezek közül muzeális jellegük miatt csak négyet említünk meg.

            Ezek közül a legrégebbi – és már mérete alapján is tekintélyt parancsoló eszköz az erős vasállványon elhelyezett, Gramme-féle gyűrűvel ellátott dinamó-elektrikus gép (beszerzési év: 1892). A szertárban még megtalálható a gép vastag hajtószíja is, de valószínűleg az eszközt csak motorként használhatták, mivel az eszköz gigantikus mérete miatt a generátorként való a meghajtás (pl. egy nagy teljesítményű gőzgéppel) nehézségei miatt beüzemelése szertári körülmények között igen nehézkes.

Gramme-féle gyűrűvel ellátott dinamó-elektrikus gép

            Egy zöld fatalpon elhelyezett, Hefner-féle „hornyolt” dobarmatúrával ellátott, egyenáramú dinamó-motor (beszerzési év: 1907) is található a szertárban, amely elsősorban motorként használható. Működése közben kiválóan szemléltethető a kommutátor és a kefék szerepe.

Kis egyenáramú motor

            Az igazi hőskort idézi a szertárban az a fényezett fatalpon elhelyezett, Siemens-féle kettős T alakú induktorral ellátott elektromotor (beszerzési év: 1892), amely sok generáción át mutatta be a villamos motorok működését a tanuló ifjúságnak. Az eszköz specialitását a forgórész vasmagjának kettős T alakja adja, amely így teljesen kitölti a külső elektromágnes vasmagjai által közrefogott teret. Működés közben az elektromágnes áramát maga az indukált áram szolgáltatja. Sajnos az eszköz az idők során erősen elhasználódott, így jelentős javításra szorul.

Elektromotor Siemens-féle kettős T alakú induktorral

            Az elektromotorok között is igazi „csemegének” számít az a fényezett fémtalpon elhelyezett váltakozó áramú motor, amelynek talpazatára a motor mellé egy rheostat-ot rögzítettek (beszerzési év: 1907). A rheostat húzókarjának mozgatásával változtathatjuk az áramkörben az ellenállást, s így a körben folyó áramot. Ezáltal direkt módon tudjuk változtatni a motor fordulatszámát. Az eszköz külön érdekessége, hogy ha az állvány végén levő rögzítő csavar segítségével a motort 90 fokkal elforgatjuk, akkor a motor tengelyére rögzített tárcsa egy szabályozható fordulatszámú centrifugális (ún. központ-futó) gépként viselkedik.

Rheostattal ellátott váltakozó áramú elektromotor