Mała miska prezentująca moc Lorentza: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Stworzyliśmy prostą konfigurację, w której można zwizualizować siłę Lorentza. Przepuszczając prąd przez wodę z mieszanką sody oczyszczonej i umieszczając pod nią magnes, płyn wprawi w ruch obrotowy wokół elektrod.

Ważnym terminem używanym w tej instrukcji jest elektroda. Jest to materiał przewodzący (zwykle metal), który umożliwia przepływ prądu z jednej substancji do drugiej. W tym przypadku elektrody umożliwiają przepływ prądu z drutu do płynu i ponownie do drutu.

Krok 1: Materiały i narzędzia

Do tego ustawienia potrzebne są następujące materiały i narzędzia:

• Zasilacz 12 V z kablem zasilającym DC. Zwróć uwagę, że kabel zasilający zostanie przecięty.
• Kabel 30 cm*. Będzie on używany do produkcji elektrod, więc wystarczą również dwa kawałki miedzi, aluminium, grafitu, platyny itp. Ponadto miedź rdzewieje, więc może być pożądane posiadanie dodatkowej długości kabla do wykonania wielu elektrod.
• Magnes w kształcie dysku. Użyliśmy jednego o średnicy 2 cm.
• Mała szklana miska. Użyliśmy kwadratowej miski o wymiarach 10 cm X 10 cm.
• Papier kartonowy (około 15 cm^2).
• Klej.
• Kawałek drewna 20 cm X 15 cm jako podstawa.
• 1,5 g sody oczyszczonej*.
• 100 ml wody*.
• Barwnik spożywczy.

* Jest to kwota potrzebna do wykazania co najmniej raz.

Do tej konfiguracji potrzebne są następujące narzędzia:

• Narzędzie do ściągania izolacji. Chociaż sprawdziłby się również nóż Stanley.
• Szczypce z czubkiem byczym
• Łyżka (do mieszania wody).

Krok 2: Okablowanie i elektrody

Zacznij od zdejmowania izolacji lub noża do zdejmowania izolacji z końcówek kabla zasilającego zasilacza, jak pokazano na pierwszym obrazku po prawej stronie.

Następnie zdejmij cały 30-centymetrowy kabel, aby pozostał drut miedziany. Za pomocą szczypiec połowę drutu miedzianego. Teraz nadamy temu kształt, aby stał się skuteczną elektrodą. Za pomocą szczypiec zagnij jeden koniec drutu miedzianego w zawijas, a drugi koniec uformuj w „hak”, tak aby elektroda mogła osadzić się na krawędzi misy, jak pokazano na drugim obrazku po prawej stronie. Zrób to również dla drugiej połowy drutu. Umieść elektrody na krawędzi miski (naprzeciw siebie) i dociśnij je do boków miski, jak pokazano na trzecim obrazku po prawej stronie. Upewnij się, że wirująca część elektrod jest oddalona od siebie o około 2 cm. W razie potrzeby zmień kształt elektrod i odetnij nadmiar przewodu.

Aby zakończyć elektrody, weź pozbawione izolacji końce kabla zasilającego prądu stałego i zawiąż każdy pozbawiony izolacji koniec wokół haczyka jednej elektrody.

Krok 3: Platforma miski

W tym eksperymencie pod miską należy umieścić magnes. Aby ułatwić to umieszczenie, wykonaliśmy platformę do miski wraz z narzędziem do popychania magnesu.

Aby wykonać platformę, wytnij z tektury kwadrat o wymiarach 4 x 4 cm. Wytnij mniejsze kwadraty o wymiarach 1 x 1 cm i utwórz 4 stosy małych kartonowych kwadratów, aby utworzyć nogi platformy. Liczba potrzebnych mniejszych kwadratów zależy od wysokości magnesu. Upewnij się, że platforma jest nieco wyższa niż magnes, aby magnes mógł się pod nią łatwo wsunąć. Sklej małe kartonowe kwadraty i przyklej je do rogów platformy, jak pokazano na pierwszym obrazku po prawej.

Aby wykonać suwak magnetyczny, wytnij z tektury pasek o wymiarach 2 x 7,5 cm. Z jednego końca odetnij półkole o średnicy około 2 cm. Magnes powinien z łatwością zmieścić się w tym końcu tekturowego paska, jak pokazano na drugim obrazku po prawej stronie.

Na koniec wytnij dwa paski o wymiarach 12 x 1 cm i pasek o wymiarach 4 x 1 cm. Te paski będą pełnić funkcję „ogrodzenia” dla magnesu i jego suwaka. Przyklej wszystkie tekturowe elementy, z wyjątkiem suwaka, na kawałku drewna, jak pokazano na lewym obrazku.

Krok 4: Wykonywanie eksperymentu

Wlej wodę do miski i umieść ją na tekturowej platformie. Wsuń magnes pod miskę i podłącz kabel zasilający DC do adaptera. Jeśli wokół jednej z elektrod zaczną tworzyć się bąbelki, oznacza to, że prąd przepływa przez przewody, jak pokazano na lewym obrazku. Dodaj sodę oczyszczoną i zamieszaj w razie potrzeby, aby soda oczyszczona szybciej się rozpuściła. Prawdopodobnie zobaczysz, że soda oczyszczona obraca się wokół elektrod. Dodaj trochę barwnika spożywczego do wody, aby te ruchy obrotowe stały się bardziej widoczne, jak pokazano na obrazku po prawej stronie. Pokazałeś teraz działanie siły Lorentza w małym, prostym eksperymencie.

Uwaga: Jedna z elektrod miedzianych ulegnie degradacji, a jej kolor powierzchni stanie się turkusowy, podczas gdy druga elektroda stanie się czarna. Jeśli chcesz przeprowadzić ten eksperyment wielokrotnie lub przez dłuższy czas, zaleca się wcześniejsze wykonanie wielu elektrod miedzianych. Zamiast tego można zastosować elektrody grafitowe lub platynowe, ponieważ materiały te nie ulegają degradacji.