Маленькая чаша, демонстрирующая силу Лоренца: 4 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Мы создали простую схему, в которой можно визуализировать силу Лоренца. Пропуская ток через воду со смесью пищевой соды и помещая магнит под эту смесь, жидкость будет совершать вращательное движение вокруг электродов.

Важным термином, используемым в этом руководстве, является электрод. Это проводящий материал (обычно металл), который позволяет току течь от одного вещества к другому. В этом случае электроды позволяют току течь из проволоки в жидкость и снова в проволоку.

Шаг 1. Материалы и инструменты

Для этой установки необходимы следующие материалы и инструменты:

• Адаптер 12 В с кабелем питания постоянного тока. Обратите внимание, что кабель питания будет разрезан.
• Кабель 30 см *. Он будет использоваться для изготовления электродов, поэтому также будет достаточно двух кусков меди, алюминия, графита, платины и т. Д. Кроме того, медь будет ржаветь, поэтому было бы желательно иметь дополнительную длину кабеля для изготовления нескольких электродов.
• Магнит в форме диска. Мы использовали один диаметром 2 см.
• Маленькая стеклянная миска. Мы использовали квадратную миску размером 10 см на 10 см.
• Картонная бумага (примерно 15 см ^ 2).
• Клей.
• Деревянная доска размером 20 х 15 см в качестве основы.
• 1,5 г пищевой соды *.
• 100 мл воды *.
• Пищевой краситель.

* Это сумма, необходимая для демонстрации хотя бы один раз.

Для этой настройки необходимы следующие инструменты:

• Инструмент для зачистки проводов. Хотя обычный нож тоже подойдет.
• Плоскогубцы
• Ложка (для размешивания воды).

Шаг 2: Электромонтаж и электроды

Начните с использования инструмента для зачистки проводов или ножа для зачистки концов кабеля питания постоянного тока адаптера, как показано на первом изображении справа.

Затем зачистите весь 30-сантиметровый кабель, чтобы у вас остался медный провод. Используя плоскогубцы, половину медной проволоки. Теперь мы сформируем его так, чтобы он стал эффективным электродом. С помощью плоскогубцев согните один конец медной проволоки в виде завитка, а другой конец сформируйте «крючок», чтобы электрод мог сидеть на краю чаши, как показано на втором изображении справа. Проделайте то же самое со второй половиной проволоки. Поместите электроды на край чаши (напротив друг друга) и прижмите их к стенкам чаши, как показано на третьем изображении справа. Убедитесь, что закрученные части электродов находятся на расстоянии около 2 см друг от друга. При необходимости измените форму электродов и отрежьте лишнюю проволоку.

Чтобы закончить электроды, возьмите оголенные концы кабеля питания постоянного тока и обвяжите каждый оголенный конец вокруг крючка одного электрода.

Шаг 3: платформа для чаши

Для этого эксперимента под чашу нужно поместить магнит. Чтобы упростить установку, мы сделали платформу для чаши вместе с инструментом для толкания магнита.

Чтобы сделать платформу, вырежьте из картона квадрат 4 х 4 см. Вырежьте меньшие квадраты размером 1 х 1 см и сделайте 4 стопки крошечных картонных квадратов, чтобы получились ножки платформы. Количество необходимых квадратов меньшего размера зависит от высоты магнита. Убедитесь, что платформа находится немного выше магнита, чтобы магнит мог легко скользить под ней. Склейте крошечные картонные квадраты вместе и приклейте их к углам платформы, как показано на первом изображении справа.

Чтобы сделать магнитный слайдер, вырежьте из картона полоску 2 х 7,5 см. С одного конца отрежьте полукруг диаметром примерно 2 см. Магнит должен легко входить в этот конец картонной полоски, как показано на втором изображении справа.

Наконец, отрежьте две полоски 12 х 1 см и полоску 4 х 1 см. Эти полоски будут действовать как «ограждение» для магнита и его ползунка. Приклейте все картонные компоненты, кроме ползунка, на кусок дерева, как показано на левом изображении.

Шаг 4: Проведение эксперимента

Налейте воду в таз и поставьте на картонную платформу. Вставьте магнит под чашу и подключите кабель питания постоянного тока к адаптеру. Если вокруг одного из электродов начинают образовываться пузырьки, это означает, что по проводам течет ток, как показано на левом изображении. Добавьте пищевую соду и при необходимости перемешайте, чтобы сода растворилась быстрее. Скорее всего, вы увидите, что пищевая сода вращается вокруг электродов. Добавьте в воду пищевой краситель, чтобы эти вращательные движения стали более заметными, как показано на изображении справа. Теперь вы показали работу силы Лоренца в небольшом простом эксперименте.

Примечание. Один из медных электродов изнашивается, его поверхность приобретает бирюзовый цвет, а другой электрод становится черным. Если вы хотите провести этот эксперимент несколько раз или в течение более длительных периодов времени, рекомендуется заранее изготовить несколько медных электродов. Вместо них можно использовать графитовые или платиновые электроды, поскольку эти материалы не разлагаются.