Huśtawka prądów wirowych: 4 kroki

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

Kiedy płytka przewodząca porusza się w polu magnetycznym, zmienia się jej strumień (obszar płytki, na który oddziałuje pole magnetyczne). To indukuje prąd wirowy, który z kolei w połączeniu z polem magnetycznym ożywia siłę Lorentza. Siła ta jest przeciwna do kierunku płyty i tym samym ją spowalnia.

Można to zademonstrować za pomocą wahadła kołyszącego płytką przewodzącą. Aby zobaczyć efekt hamowania, konieczne jest skonstruowanie gładkiego wahadła. Swobodne kołysanie można porównać do kołysania poddanego działaniu pola magnetycznego, aby zademonstrować efekt.

Kieszonkowe dzieci

• Tie-rapy
• kij do mieszania farb
• płytka metalowa niemagnetyczna, 5cm x 5cm (1x)
• Lina
• Taśma klejąca
• Stanley nóż
• Małe wagi, <10g
• Stojak do retorty, zaciski
• Znacznik

Krok 1: Budowanie wahadła

Korzystając z części LEGO Technics, takich jak koła i wały napędowe (patrz zdjęcia), stwórz układ, w którym koło może swobodnie obracać się wokół własnej osi. Utrzymywanie koła zamocowanego na wale napędowym i obracanie wału również działa, ale jest to bardziej podatne na tarcie, które spowolni huśtawkę.

Użyj gorącego kleju i przymocuj krótką drewnianą deskę do koła LEGO. Korzystanie z deski zapewnia huśtawkę z niewielkim odchyleniem, więc staraj się unikać używania drewnianych patyczków. Długość deski jest dowolna, dłuższa deska będzie się kołysać przez dłuższy czas, ale wymaga większego ustawienia. Zaleca się co najmniej 15 cm, aby zauważyć jakiekolwiek znaczące hamowanie, w przeciwnym razie czas wymachu będzie zbyt krótki.

Użyj taśmy klejącej, aby przymocować aluminiową płytkę do deski. Nie używaj gorącego kleju, ponieważ ten krok będzie wymagał kilku iteracji, a taśmę klejącą można łatwo usunąć.

Krok 2: Zawieszanie wahadła

Używając statywu retortowego w połączeniu z zaciskami, ustaw huśtawkę na odpowiedniej wysokości, tak aby płyta nie dotykała statywu podczas huśtania, ale była wystarczająco niska, aby huśtać się między magnesami. Sprawdź na poziomie, czy oś, na której obraca się koło, jest pozioma. Użyj kawałka liny, aby podeprzeć zaciski, jeśli nie są idealnie poziome. Najlepszym sposobem jest wciśnięcie liny między dwa wiązania, a następnie zawieszenie zacisku za pomocą liny. (Widzieć zdjęcie). Dodatkowe elementy lego można wykorzystać do stabilizacji wahadła na stojaku. Chodzi o to, aby uzyskać idealny zamach z niewielkim lub zerowym odchyleniem.

Krok 3: Pozycjonowanie magnesów

Umieść magnesy w pozycji spoczynkowej wahadła, na torze kołysania, w taki sposób, aby nie blokowały wahadła podczas jego kołysania. Chodzi o to, że wahadło może swobodnie kołysać się między szczeliną, którą tworzą dwa magnesy. Używając małych desek i gorącego kleju, stwórz dolinę, która może pomieścić magnesy. Następnie użyj taśmy klejącej, aby przymocować magnesy do „doliny”, aby w razie potrzeby łatwo było je zmienić.

Aby osiągnąć maksymalny efekt, upewnij się, że odległość między dwoma magnesami jest minimalna, ale bez dotykania płytki, gdy się między nimi kołysze. Do osiągnięcia pożądanej odległości między dwoma magnesami można użyć dowolnego materiału (tutaj stosuje się gumę). Zachowaj ostrożność, zbliżając magnesy do siebie, ponieważ są bardzo silne

Upewnij się, że właściwe bieguny magnesów są ustawione naprzeciwko siebie tak, aby się przyciągały. Jeśli bieguny północny i południowy są naprzeciw siebie, magnesy będą się odpychać, a siła magnetyczna będzie znacznie słabsza.

W razie potrzeby wyreguluj wysokość wahadła, aby płyta była pokryta dwoma magnesami. Można to zrobić, zaciskając punkt obrotu wahadła na innej wysokości.

Krok 4: Kalibracja konfiguracji

Aby móc pokazać efekty prądów wirowych na aluminiowej płycie, pozwól wahadłu swobodnie się kołysać bez poddawania go działaniu pola magnetycznego. Teraz przenieś dolinę magnesu na stojak i umieść wahadło między magnesami i pozwól mu się kołysać. Mam nadzieję, że zobaczysz, jak huśtawka zwalnia, gdy porusza się przez magnesy, jeśli użyjesz szczególnie silnych magnesów, może całkowicie zatrzymać się podczas pierwszego przejścia.