En liten bolle som viser Lorentz Force: 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Vi har laget et enkelt oppsett der Lorentz-styrken kan visualiseres. Ved å la en strøm løpe gjennom et vann med natronblanding og plassere en magnet under denne blandingen, vil væsken rotere rundt elektrodene.

Et viktig begrep som brukes i denne instruerbare er en elektrode. Dette er et ledende materiale (vanligvis et metall) som lar strøm strømme fra et bestemt stoff til et annet. I dette tilfellet tillater elektrodene at strømmen strømmer fra en ledning til et fluid og inn i en ledning igjen.

Trinn 1: Materialer og verktøy

Følgende materialer og verktøy er nødvendig for denne oppsettet:

• 12 V adapter med likestrømskabel. Vær oppmerksom på at strømkabelen kuttes opp.
• 30 cm kabel*. Dette vil bli brukt til å lage elektroder, så to kobberstykker, aluminium, grafitt, platina, etc. ville også være tilstrekkelig. Kobberet vil også ruste bort, så det kan være ønskelig å ha ekstra kabellengde for å lage flere elektroder.
• En skiveformet magnet. Vi har brukt en med en diameter på 2 cm.
• En liten glassskål. Vi har brukt en firkantet bolle på 10 cm X 10 cm.
• Papppapir (ca. 15 cm^2).
• Lim.
• 20 cm X 15 cm trestykke som underlag.
• 1,5 g natron*.
• 100 ml vann*.
• Matfargelegging.

* Dette er beløpet som trengs for å demonstrere minst én gang.

Følgende verktøy er nødvendige for denne oppsettet:

• Wire stripper. Selv om en stanleykniv også ville fungere.
• Bull-nese tang
• Skje (for å røre vannet).

Trinn 2: Kabling og elektroder

Start med å bruke wire stripper eller stanley kniv til å fjerne endene på likestrømskabelen for adapteren som vist på det første bildet til høyre.

Fjern deretter hele 30 cm kabelen slik at du sitter igjen med en kobbertråd. Ved hjelp av tangen, halve kobbertråden. Vi skal nå forme dette slik at det blir en effektiv elektrode. Bøy den ene enden av kobbertråden til en virvel med en tang, og form den andre enden til en "krok" slik at elektroden kan sitte på kanten av bollen som vist på det andre bildet til høyre. Gjør dette også for andre halvdel av ledningen. Plasser elektrodene på kanten av bollen (tvers over hverandre) og trykk dem mot sidene av bollen som vist på det tredje bildet til høyre. Sørg for at den swirly delen av elektrodene er omtrent 2 cm fra hverandre. Omform elektrodene etter behov og kutt av overflødig ledning.

For å fullføre elektrodene, ta de avisolerte endene av likestrømskabelen og bind hver avskårne ende rundt kroken på den ene elektroden.

Trinn 3: Skålplattform

For dette eksperimentet må en magnet plasseres under bollen. For å gjøre denne plasseringen enklere har vi laget en plattform for bollen sammen med et verktøy for å skyve magneten.

For å lage plattformen, kutt en 4 X 4 cm firkant ut av pappet. Klipp ut mindre firkanter på 1 X 1 cm og lag 4 stabler med små pappruter for å lage bena på plattformen. Antall mindre firkanter som trengs avhenger av magnetens høyde. Sørg for at plattformen er litt høyere enn magneten, slik at magneten lett kan gli under den. Lim de bittesmå papprutene sammen og lim dem til hjørnene på plattformen som vist på det første bildet til høyre.

For å lage magnetgliderverktøyet, klipp ut en 2 X 7,5 cm stripe fra pappet. Klipp av en halvcirkel med en diameter på ca 2 cm fra den ene enden. Magneten skal lett passe inn i denne enden av papplisten som vist på det andre bildet til høyre.

Skjær til slutt to strimler på 12 X 1 cm og en stripe på 4 X 1 cm. Disse stripene vil fungere som "gjerdet" for magneten og glidebryteren. Lim alle pappkomponentene, unntatt glidebryteren, på treverket som vist på bildet til venstre.

Trinn 4: Utføre eksperimentet

Hell vannet i bollen og legg dette på pappplattformen. Skyv magneten under bollen og koble likestrømskabelen til adapteren. Hvis det begynner å danne bobler rundt en av elektrodene, betyr det at strømmen går gjennom ledningene som vist på bildet til venstre. Tilsett natron og rør om nødvendig for å få natronen til å oppløses raskere. Du vil sannsynligvis kunne se at natronen roterer rundt elektrodene. Tilsett litt matfarge i vannet slik at disse roterende bevegelsene blir mer synlige som vist på bildet til høyre. Du har nå vist hvordan Lorentz -styrken fungerer i et lite, enkelt eksperiment.

Merk: En av kobberelektrodene nedbrytes og overflatefargen blir turkis, mens den andre elektroden blir svart. Hvis du vil utføre dette eksperimentet flere ganger eller over lengre perioder, anbefales det å lage flere kobberelektroder på forhånd. Grafitt- eller platinaelektroder kan brukes i stedet, da disse materialene ikke vil brytes ned.