Mažas dubuo, demonstruojantis Lorentzo jėgą: 4 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Mes sukūrėme paprastą sąranką, kurioje galima vizualizuoti Lorentzo jėgą. Leisdamas srovei tekėti per vandenį su kepimo sodos mišiniu ir po šiuo mišiniu padėdamas magnetą, skystis suksis aplink elektrodus.

Svarbus terminas, vartojamas šioje instrukcijoje, yra elektrodas. Tai laidi medžiaga (dažniausiai metalas), leidžianti srovei tekėti iš tam tikros medžiagos į kitą. Šiuo atveju elektrodai leidžia srovei tekėti iš vielos į skystį ir vėl į laidą.

1 žingsnis: medžiagos ir įrankiai

Šiam įrenginiui reikalingos šios medžiagos ir įrankiai:

• 12 V adapteris su nuolatinės srovės kabeliu. Atminkite, kad maitinimo kabelis bus prapjautas.
• 30 cm kabelis*. Iš to bus gaminami elektrodai, todėl pakaktų ir dviejų vario, aliuminio, grafito, platinos ir kt. Be to, varis rūdys, todėl pageidautina turėti papildomą kabelio ilgį, kad būtų pagaminti keli elektrodai.
• Disko formos magnetas. Mes naudojome vieną, kurio skersmuo yra 2 cm.
• Mažas stiklinis dubuo. Mes naudojome kvadratinį 10 cm x 10 cm dubenį.
• Kartoninis popierius (apie 15 cm^2).
• Klijai.
• 20 x 15 cm medžio gabalas kaip pagrindas.
• 1,5 g soda*.
• 100 ml vandens*.
• Maistiniai dažai.

* Tai suma, kurios reikia bent kartą pademonstruoti.

Šiam nustatymui reikalingi šie įrankiai:

• Vielos nuėmiklis. Nors stanley peilis taip pat tiktų.
• Replės su nosies nosimi
• Šaukštas (vandeniui maišyti).

2 žingsnis: laidai ir elektrodai

Pradėkite naudodami vielos nuėmiklį arba stanley peilį, kad nuimtumėte adapterio DC maitinimo kabelio galus, kaip parodyta pirmame paveikslėlyje dešinėje.

Tada nuimkite visą 30 cm kabelį taip, kad liktų varinė viela. Naudodami reples, pusę varinės vielos. Dabar mes suformuosime tai taip, kad jis taptų veiksmingu elektrodu. Naudodami reples, sulenkite vieną varinės vielos galą į sūkurį, o kitą galą suformuokite kaip „kabliuką“, kad elektrodas galėtų sėdėti ant dubenėlio krašto, kaip parodyta antrame paveikslėlyje dešinėje. Taip darykite ir antroje vielos pusėje. Padėkite elektrodus ant dubens krašto (vienas priešais kitą) ir prispauskite juos prie dubens šonų, kaip parodyta trečiame paveikslėlyje dešinėje. Įsitikinkite, kad sukama elektrodų dalis yra maždaug 2 cm atstumu viena nuo kitos. Jei reikia, pakeiskite elektrodų formą ir nukirpkite perteklinį laidą.

Norėdami užbaigti elektrodus, paimkite nuluptus nuolatinės srovės maitinimo kabelio galus ir suriškite kiekvieną nuplėštą galą aplink vieno elektrodo kabliuką.

3 žingsnis: dubenėlio platforma

Šiam eksperimentui po dubeniu reikia padėti magnetą. Kad tai būtų lengviau, mes sukūrėme dubeniui skirtą platformą ir įrankį magnetui stumti.

Norėdami pagaminti platformą, iš kartono iškirpkite 4 x 4 cm kvadratą. Iškirpkite mažesnius 1 x 1 cm kvadratus ir sukurkite 4 krūvas mažų kartoninių kvadratų, kad sukurtumėte platformos kojas. Reikiamų mažesnių kvadratų skaičius priklauso nuo magneto aukščio. Įsitikinkite, kad platforma yra šiek tiek aukščiau už magnetą, kad magnetas galėtų lengvai paslysti po ja. Klijuokite mažus kartoninius kvadratus ir priklijuokite juos prie platformos kampų, kaip parodyta pirmame paveikslėlyje dešinėje.

Norėdami pagaminti magneto slankiklio įrankį, iš kartono iškirpkite 2 X 7,5 cm juostelę. Iš vieno galo nupjaukite pusapvalį, kurio skersmuo yra apie 2 cm. Magnetas turėtų lengvai tilpti į šį kartono juostelės galą, kaip parodyta antrame paveikslėlyje dešinėje.

Galiausiai nupjaukite dvi 12 X 1 cm juostas ir 4 X 1 cm juostelę. Šios juostelės veiks kaip magneto ir jo slankiklio „tvora“. Klijuokite visus kartono komponentus, išskyrus slankiklį, ant medžio gabalo, kaip parodyta kairėje nuotraukoje.

4 žingsnis: eksperimento atlikimas

Supilkite vandenį į dubenį ir padėkite jį ant kartono platformos. Įstumkite magnetą po dubeniu ir prijunkite nuolatinės srovės maitinimo kabelį prie adapterio. Jei aplink vieną iš elektrodų pradeda formuotis burbuliukai, tai reiškia, kad srovė teka per laidus, kaip parodyta kairėje nuotraukoje. Įpilkite soda ir, jei reikia, išmaišykite, kad soda greičiau ištirptų. Tikriausiai pamatysite, kad kepimo soda sukasi aplink elektrodus. Į vandenį įpilkite šiek tiek maistinių dažų, kad šie sukamieji judesiai taptų labiau matomi, kaip parodyta paveikslėlyje dešinėje. Dabar jūs parodėte Lorentzo jėgos veikimą nedideliu, paprastu eksperimentu.

Pastaba: Vienas iš varinių elektrodų sugenda ir jo paviršiaus spalva tampa turkio spalvos, o kitas elektrodas tampa juodas. Jei norite atlikti šį eksperimentą kelis kartus arba ilgesnį laiką, rekomenduojama iš anksto pagaminti kelis varinius elektrodus. Vietoj to galima naudoti grafito arba platinos elektrodus, nes šios medžiagos nesuyra.