Drobná mísa představující Lorentzovu sílu: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Vytvořili jsme jednoduché nastavení, ve kterém lze Lorentzovu sílu vizualizovat. Necháním proudu protékat vodou se směsí jedlé sody a umístěním magnetu pod tuto směs tekutina provede rotační pohyb kolem elektrod.

Důležitým termínem použitým v tomto návodu je elektroda. Jedná se o vodivý materiál (obvykle kov), který umožňuje tok proudu z určité látky do jiné. V tomto případě elektrody umožňují, aby proud protékal z drátu do tekutiny a znovu do drátu.

Krok 1: Materiály a nástroje

K tomuto nastavení jsou zapotřebí následující materiály a nástroje:

• Adaptér 12 V s napájecím kabelem DC. Pamatujte, že napájecí kabel bude přerušen.
• 30 cm kabel*. To bude použito k výrobě elektrod, takže by stačily také dva kusy mědi, hliníku, grafitu, platiny atd. Měď také rezaví, takže může být žádoucí mít další délku kabelu pro výrobu více elektrod.
• Magnet ve tvaru disku. Použili jsme jeden o průměru 2 cm.
• Malá skleněná mísa. Použili jsme čtvercovou misku o rozměrech 10 cm x 10 cm.
• Kartonový papír (asi 15 cm^2).
• Lepidlo.
• 20 cm x 15 cm kus dřeva jako základ.
• 1,5 g jedlé sody*.
• 100 ml vody*.
• Potravinářské barvivo.

* Toto je částka potřebná k prokázání alespoň jednou.

K tomuto nastavení jsou zapotřebí následující nástroje:

• Odstraňovač drátů. I když stanley nůž by také fungoval.
• Kleště na býčí nos
• Lžíce (pro míchání vody).

Krok 2: Zapojení a elektrody

Začněte pomocí odizolovače nebo nůžky na odizolování konců napájecího kabelu DC pro adaptér, jak je znázorněno na prvním obrázku vpravo.

Poté odizolujte celý 30 cm kabel tak, aby vám zůstal měděný drát. Pomocí kleští polovinu měděného drátu. Nyní to budeme tvarovat, aby se to stalo efektivní elektrodou. Pomocí kleští ohněte jeden konec měděného drátu do víru a druhý konec vytvarujte do „háčku“, aby elektroda mohla sedět na okraji mísy, jak ukazuje druhý obrázek vpravo. Udělejte to také pro druhou polovinu drátu. Umístěte elektrody na okraj mísy (naproti sobě) a přitlačte je k bokům mísy, jak ukazuje třetí obrázek vpravo. Ujistěte se, že vířivá část elektrod je od sebe vzdálena asi 2 cm. Podle potřeby přetvořte elektrody a odřízněte přebytečný drát.

Pro dokončení elektrod vezměte odizolované konce napájecího kabelu DC a každý odizolovaný konec přivažte kolem háčku jedné elektrody.

Krok 3: Platforma mísy

Pro tento experiment je třeba pod misku umístit magnet. Abychom toto umístění usnadnili, vytvořili jsme platformu pro misku společně s nástrojem pro tlačení magnetu.

Chcete -li vytvořit platformu, vystřihněte z lepenky čtverec 4 x 4 cm. Vystřihněte menší čtverce o rozměrech 1 x 1 cm a vytvořte 4 hromádky malých lepenkových čtverců, které vytvoří nohy platformy. Počet potřebných menších čtverečků závisí na výšce magnetu. Ujistěte se, že je platforma o něco výše než magnet, aby se magnet mohl snadno zasunout pod ni. Slepte malé lepenkové čtverce k sobě a přilepte je k rohům plošiny, jak je znázorněno na prvním obrázku vpravo.

Chcete -li vytvořit nástroj pro posuvník magnetů, vystřihněte z kartonu proužek 2 x 7,5 cm. Z jednoho konce odřízněte půlkruh o průměru asi 2 cm. Magnet by se měl snadno vejít na tento konec lepenkového pásu, jak je znázorněno na druhém obrázku vpravo.

Nakonec ustřihněte dva pásy o rozměrech 12 x 1 cm a proužek o velikosti 4 x 1 cm. Tyto proužky budou fungovat jako „plot“pro magnet a jeho posuvník. Přilepte všechny lepenkové součásti, kromě jezdce, na kus dřeva, jak je znázorněno na obrázku vlevo.

Krok 4: Provedení experimentu

Nalijte vodu do misky a položte ji na lepenkovou platformu. Zasuňte magnet pod misku a připojte napájecí kabel DC k adaptéru. Pokud se kolem jedné z elektrod začnou tvořit bubliny, znamená to, že vodiči protéká proud, jak je znázorněno na obrázku vlevo. Přidejte jedlou sodu a v případě potřeby promíchejte, aby se jedlá soda rychleji rozpustila. Pravděpodobně uvidíte, že se jedlá soda otáčí kolem elektrod. Přidejte do vody trochu potravinářského barviva, aby byly tyto rotační pohyby viditelnější, jak je znázorněno na obrázku vpravo. Nyní jste v malém, jednoduchém experimentu ukázali fungování Lorentzovy síly.

Poznámka: Jedna z měděných elektrod degraduje a její povrchová barva se změní na tyrkysovou, zatímco druhá elektroda zčerná. Chcete -li tento experiment provést vícekrát nebo delší dobu, doporučujeme předem vyrobit více měděných elektrod. Místo toho by mohly být použity grafitové nebo platinové elektrody, protože tyto materiály nedegradují.