En lille skål, der viser Lorentz Force: 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Vi har skabt en enkel opsætning, hvor Lorentz-styrken kan visualiseres. Ved at lade en strøm løbe gennem et vand med bagepulverblanding og placere en magnet under denne blanding, vil væsken foretage roterende bevægelse omkring elektroderne.

Et vigtigt udtryk, der bruges i denne instruktive, er en elektrode. Dette er et ledende materiale (normalt et metal), der tillader strøm at strømme fra et bestemt stof til et andet. I dette tilfælde tillader elektroderne, at strømmen strømmer fra en ledning til en væske og ind i en ledning igen.

Trin 1: Materialer og værktøjer

Følgende materialer og værktøjer er nødvendige for denne opsætning:

• 12 V adapter med jævnstrømskabel. Bemærk, at strømkablet skæres op.
• 30 cm kabel*. Dette vil blive brugt til at lave elektroder, så to stykker kobber, aluminium, grafit, platin osv. Ville også være tilstrækkelige. Kobberet vil også ruste væk, så det kan være ønskeligt at have ekstra kabellængde til fremstilling af flere elektroder.
• En skiveformet magnet. Vi har brugt en med en diameter på 2 cm.
• En lille glasskål. Vi har brugt en firkantet skål på 10 cm X 10 cm.
• Pap papir (ca. 15 cm^2).
• Lim.
• 20 cm X 15 cm stykke træ som underlag.
• 1,5 g bagepulver*.
• 100 ml vand*.
• Madfarvning.

* Dette er det beløb, der er nødvendigt for at demonstrere mindst én gang.

Følgende værktøjer er nødvendige for denne opsætning:

• Wire stripper. Selvom en stanley -kniv også ville fungere.
• Bull-næse tang
• Sked (til omrøring af vandet).

Trin 2: Ledninger og elektroder

Start med at bruge wire stripper eller stanley kniv til at fjerne enderne af DC strømkablet til adapteren som vist på det første billede til højre.

Fjern derefter hele 30 cm kablet, så du sidder tilbage med en kobbertråd. Brug tangen til at halve kobbertråden. Vi vil nu forme dette, så det bliver en effektiv elektrode. Ved hjælp af tangen skal du bøje den ene ende af kobbertråden til en hvirvel og forme den anden ende til en 'krog', så elektroden kan sidde på kanten af skålen som vist på det andet billede til højre. Gør dette også for anden halvdel af ledningen. Placer elektroderne på kanten af skålen (på tværs af hinanden) og tryk dem mod skålens sider som vist på det tredje billede til højre. Sørg for, at den swirly del af elektroderne er cirka 2 cm fra hinanden. Omform elektroderne efter behov og afskær overskydende ledning.

For at afslutte elektroderne skal du tage de afisolerede ender af jævnstrømskablet og binde hver afisolerede ende omkring krogen på en elektrode.

Trin 3: Skålplatform

Til dette eksperiment skal der placeres en magnet under skålen. For at gøre denne placering lettere har vi lavet en platform til skålen sammen med et værktøj til at skubbe magneten.

For at lave platformen skal du skære en firkant på 4 x 4 cm ud af pap. Skær mindre firkanter på 1 X 1 cm ud, og lav 4 stakke med små papkanter for at skabe benene på platformen. Antallet af nødvendige mindre firkanter afhænger af magnetens højde. Sørg for, at platformen er lidt højere end magneten, så magneten let kan glide under den. Lim de bittesmå papfirkanter sammen og lim dem til platformens hjørner som vist på det første billede til højre.

For at lave magnetskyderen skal du skære en 2 x 7,5 cm strimmel ud af pap. Skær en halvcirkel af med en diameter på ca. 2 cm fra den ene ende. Magneten skal let passe ind i denne ende af papstrimlen som vist på det andet billede til højre.

Skær til sidst to strimler på 12 X 1 cm og en strimmel på 4 X 1 cm. Disse strimler fungerer som 'hegnet' for magneten og dens skyder. Lim alle papkomponenter undtagen skyderen på træstykket som vist på billedet til venstre.

Trin 4: Udførelse af eksperimentet

Hæld vandet i skålen, og læg det på papplatformen. Skub magneten under skålen, og slut DC -strømkablet til adapteren. Hvis der begynder at danne bobler omkring en af elektroderne, betyder det, at der løber strøm gennem ledningerne som vist på det venstre billede. Tilsæt bagepulver og rør om nødvendigt for at få natronen til at opløses hurtigere. Du vil sandsynligvis kunne se, at bagepulver roterer rundt om elektroderne. Tilføj lidt madfarve til vandet, så disse roterende bevægelser bliver mere synlige som vist på billedet til højre. Du har nu vist, hvordan Lorentz -styrken fungerer i et lille, enkelt eksperiment.

Bemærk: En af kobberelektroderne nedbrydes, og dens overfladefarve bliver turkis, mens den anden elektrode bliver sort. Hvis du vil udføre dette eksperiment flere gange eller i længere perioder, anbefales det at lave flere kobberelektroder på forhånd. Grafit- eller platinelektroder kan bruges i stedet, da disse materialer ikke nedbrydes.