Ένα μικροσκοπικό μπολ που προβάλλει τη δύναμη του Lorentz: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Δημιουργήσαμε μια απλή ρύθμιση στην οποία μπορεί να απεικονιστεί η δύναμη του Λόρεντς. Αφήνοντας ένα ρεύμα να περάσει μέσα από ένα νερό με μείγμα μαγειρικής σόδας και τοποθετώντας έναν μαγνήτη κάτω από αυτό το μείγμα, το υγρό θα κάνει περιστροφική κίνηση γύρω από τα ηλεκτρόδια.

Ένας σημαντικός όρος που χρησιμοποιείται σε αυτό το εκπαιδευτικό είναι ένα ηλεκτρόδιο. Αυτό είναι ένα αγώγιμο υλικό (συνήθως ένα μέταλλο) που επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει από μια συγκεκριμένη ουσία σε μια άλλη. Σε αυτή την περίπτωση τα ηλεκτρόδια επιτρέπουν στο ρεύμα να ρέει από ένα σύρμα σε ένα ρευστό και πάλι σε ένα σύρμα.

Βήμα 1: Υλικά και εργαλεία

Τα ακόλουθα υλικά και εργαλεία απαιτούνται για αυτήν τη ρύθμιση:

• Προσαρμογέας 12 V με καλώδιο τροφοδοσίας DC. Σημειώστε ότι το καλώδιο τροφοδοσίας θα ανοίξει.
• Καλώδιο 30 cm*. Αυτό θα χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ηλεκτροδίων, οπότε θα ήταν αρκετά και δύο κομμάτια χαλκού, αλουμινίου, γραφίτη, πλατίνας κ.λπ. Επίσης, ο χαλκός θα σκουριάσει, οπότε θα ήταν επιθυμητό να έχετε επιπλέον μήκος καλωδίου για να δημιουργήσετε πολλά ηλεκτρόδια.
• Ένας μαγνήτης σε σχήμα δίσκου. Χρησιμοποιήσαμε ένα με διάμετρο 2 cm.
• Ένα μικρό γυάλινο μπολ. Χρησιμοποιήσαμε ένα τετράγωνο μπολ 10 cm X 10 cm.
• Χαρτόνι (περίπου 15 cm^2).
• Κόλλα.
• 20 εκατοστά Χ 15 εκατοστά ξύλο ως βάση.
• 1,5 γρ μαγειρική σόδα*.
• 100 ml νερό*.
• Χρωματισμός τροφίμων.

* Αυτό είναι το ποσό που απαιτείται για επίδειξη τουλάχιστον μία φορά.

Για την εγκατάσταση αυτή απαιτούνται τα ακόλουθα εργαλεία:

• Απογυμνωτής καλωδίων. Αν και ένα μαχαίρι stanley θα λειτουργούσε επίσης.
• Πένσα με ταύρο
• Κουτάλι (για ανάδευση του νερού).

Βήμα 2: Καλωδίωση και ηλεκτρόδια

Ξεκινήστε χρησιμοποιώντας τον απογυμνωτή σύρματος ή το μαχαίρι stanley για να απογυμνώσετε τα άκρα του καλωδίου τροφοδοσίας DC για τον προσαρμογέα, όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα στα δεξιά.

Στη συνέχεια, απογυμνώστε ολόκληρο το καλώδιο 30 εκατοστών έτσι ώστε να σας μείνει ένα χάλκινο σύρμα. Χρησιμοποιώντας τις πένσες, το μισό σύρμα χαλκού. Τώρα θα το διαμορφώσουμε έτσι ώστε να γίνει ένα αποτελεσματικό ηλεκτρόδιο. Χρησιμοποιώντας τις πένσες, λυγίστε το ένα άκρο του χάλκινου σύρματος σε στροβιλισμό και διαμορφώστε το άλλο άκρο σε «γάντζο», έτσι ώστε το ηλεκτρόδιο να μπορεί να κάθεται στην άκρη του μπολ, όπως φαίνεται στη δεύτερη εικόνα στα δεξιά. Κάντε το και για το δεύτερο μισό του σύρματος. Τοποθετήστε τα ηλεκτρόδια στην άκρη του μπολ (το ένα απέναντι στο άλλο) και πιέστε τα στις πλευρές του μπολ, όπως φαίνεται στην τρίτη εικόνα στα δεξιά. Βεβαιωθείτε ότι το στροβιλικό μέρος των ηλεκτροδίων απέχει περίπου 2 εκατοστά το ένα από το άλλο. Αναδιαμορφώστε τα ηλεκτρόδια όπως απαιτείται και κόψτε τυχόν περίσσεια καλωδίου.

Για να τελειώσετε τα ηλεκτρόδια, πάρτε τα απογυμνωμένα άκρα του καλωδίου τροφοδοσίας DC και δέστε κάθε απογυμνωμένο άκρο γύρω από το άγκιστρο ενός ηλεκτροδίου.

Βήμα 3: Πλατφόρμα μπολ

Για αυτό το πείραμα, ένας μαγνήτης πρέπει να τοποθετηθεί κάτω από το μπολ. Για να διευκολύνουμε αυτήν την τοποθέτηση έχουμε φτιάξει μια πλατφόρμα για το μπολ μαζί με ένα εργαλείο για να σπρώχνουμε τον μαγνήτη.

Για να φτιάξετε την πλατφόρμα, κόψτε ένα τετράγωνο 4 Χ 4 εκ. Από το χαρτόνι. Κόψτε μικρότερα τετράγωνα 1 Χ 1 εκ. Και δημιουργήστε 4 στοίβες μικροσκοπικών τετραγώνων από χαρτόνι για να δημιουργήσετε τα πόδια της πλατφόρμας. Ο αριθμός των μικρότερων τετραγώνων που απαιτούνται εξαρτάται από το ύψος του μαγνήτη. Βεβαιωθείτε ότι η πλατφόρμα είναι λίγο υψηλότερη από τον μαγνήτη, έτσι ώστε ο μαγνήτης να μπορεί να γλιστρήσει εύκολα από κάτω του. Κολλήστε τα μικροσκοπικά τετράγωνα από χαρτόνι και κολλήστε τα στις γωνίες της πλατφόρμας όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα στα δεξιά.

Για να φτιάξετε το εργαλείο ολίσθησης μαγνήτη, κόψτε μια λωρίδα 2 Χ 7,5 cm από το χαρτόνι. Από το ένα άκρο, κόψτε έναν ημικύκλιο με διάμετρο περίπου 2 cm. Ο μαγνήτης θα πρέπει να χωράει εύκολα σε αυτό το άκρο της λωρίδας από χαρτόνι όπως φαίνεται στη δεύτερη εικόνα στα δεξιά.

Τέλος, κόβουμε δύο λωρίδες 12 Χ 1 εκ. Και μια λωρίδα 4 Χ 1 εκ. Αυτές οι λωρίδες θα λειτουργήσουν ως «φράχτη» για τον μαγνήτη και το ρυθμιστικό του. Κολλήστε όλα τα εξαρτήματα από χαρτόνι, εκτός από το ρυθμιστικό στο ξύλο, όπως φαίνεται στην αριστερή εικόνα.

Βήμα 4: Εκτέλεση του πειράματος

Ρίξτε το νερό στο μπολ και τοποθετήστε το στην πλατφόρμα από χαρτόνι. Σύρετε το μαγνήτη κάτω από το μπολ και συνδέστε το καλώδιο τροφοδοσίας DC στον προσαρμογέα. Εάν αρχίσουν να σχηματίζονται φυσαλίδες γύρω από ένα από τα ηλεκτρόδια, αυτό σημαίνει ότι το ρεύμα περνά μέσα από τα καλώδια όπως φαίνεται στην αριστερή εικόνα. Προσθέτουμε τη μαγειρική σόδα και ανακατεύουμε αν χρειαστεί για να διαλυθεί πιο γρήγορα η μαγειρική σόδα. Πιθανότατα θα μπορείτε να δείτε ότι η μαγειρική σόδα περιστρέφεται γύρω από τα ηλεκτρόδια. Προσθέστε λίγο χρώμα στο νερό, έτσι ώστε αυτές οι περιστροφικές κινήσεις να γίνουν πιο ορατές όπως φαίνεται στην εικόνα στα δεξιά. Έχετε δείξει τώρα τη λειτουργία της δύναμης του Λόρεντς σε ένα μικρό, απλό πείραμα.

Σημείωση: Ένα από τα ηλεκτρόδια χαλκού θα υποβαθμιστεί και το χρώμα της επιφάνειας του θα γίνει τυρκουάζ, ενώ το άλλο ηλεκτρόδιο γίνεται μαύρο. Εάν θέλετε να εκτελέσετε αυτό το πείραμα πολλές φορές ή για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα, συνιστάται να κάνετε εκ των προτέρων πολλά ηλεκτρόδια χαλκού. Θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ηλεκτρόδια γραφίτη ή πλατίνας, καθώς αυτά τα υλικά δεν θα υποβαθμιστούν.