مشاريع علمية على الرافعات الكهرومغناطيسية

الرافعة الكهرومغناطيسية هي رافعة تستخدم الرابط بين الكهرباء والمغناطيسية لإنتاج القوة المطلوبة لرفع الأشياء الثقيلة. يعتبر الارتباط بين الكهرباء والمغناطيسية موضوعًا رائعًا للمشروعات العلمية ، وحتى لو كانت رافعة كهربائية كاملة المشروع عملي جدًا بالنسبة لك ، يمكنك اختبار المبادئ الأساسية له باستخدام مغناطيس كهربائي أبسط تجربة - قام بتجارب. أيًا كان النهج الذي تريد اتباعه للمشروع ، فسيكون دليلًا واضحًا على أن الشحنات المتحركة تولد مجالات مغناطيسية ، وهو أحد المبادئ الأساسية للكهرومغناطيسية.

المبدأ الذي يسمح للرافعة الكهرومغناطيسية بالعمل هو أن الشحنة الكهربائية المتحركة تولد مجالًا مغناطيسيًا. يمكنك إثبات ذلك بسهولة باستخدام مغناطيس ودائرة كهربائية بسيطة في هذه التجربة من Exploratorium. احصل على ما بين اثنين إلى أربعة مغناطيسات قرصية صغيرة (على الرغم من أن المغناطيسات الأخرى ستعمل أيضًا) ، من 2 إلى 3 أقدام (60 سم إلى 1 متر) من الأسلاك وبطارية واحدة أو بطاريتين 1.5 فولت. الهدف هو توصيل الدائرة بالسلك المتدلي من جانب الطاولة أو أي سطح مرتفع آخر. قم بتوصيل البطارية (أو بطاريتين متصلتين بالتسلسل) بالطاولة بشريط لاصق ، بالقرب من الحافة ، و قم بربط طرفي السلك بالطاولة بالقرب من البطارية (حتى تصل الأطراف إلى البطارية المجانية محطات). يجب أن يتدلى ما تبقى من السلك على حافة الطاولة.

قم بتوصيل طرفي السلك بأطراف البطارية. سيبدأ تيار في التدفق في السلك. الآن قم بتوصيل المغناطيسات الخاصة بك معًا كأسطوانة وقربها من السلك. سيتحرك السلك عند تقريب المغناطيس منه. وذلك لأن التيار المتدفق عبر السلك يولد مجالًا مغناطيسيًا يتفاعل مع المغناطيس.

إذا كنت تريد المزيد من التجربة ولكن لا تريد صنع رافعة كهرومغناطيسية كاملة ، فهذا أمر بسيط يمكن أن يكشف العرض التوضيحي ، باستخدام هذه التجربة من موقع Study.com ، عن العوامل التي تؤثر على قوة ملف الكهرومغناطيسية. احصل على بطاريتين (أو أكثر) ، وبعض الأسلاك الكهربائية ، ومسمار (طوله 3 بوصات على الأقل مثالي) والعديد من مشابك الورق. يمكنك صنع مغناطيس كهربائي أساسي عن طريق لف السلك حول الظفر مثل الملف ، ثم ربط طرفي السلك بأطراف البطارية. ومع ذلك ، لن يرضي العالم بمثل هذا العرض البسيط. ما مدى قوة المغناطيس؟ وما الذي سيؤثر على مدى قوة المغناطيس؟

اصنع مغناطيسًا كهربائيًا أساسيًا بعدد محدد من لفات الأسلاك حول الظفر ، على سبيل المثال 15. استخدم بطارية واحدة لهذا الاختبار الأول. قم الآن بتوصيل السلك لتشغيل المغناطيس الكهربائي ، وشاهد عدد مشابك الورق التي يمكن رفعها. قم بتدوين الحد الأقصى لعدد مشابك الورق وعدد الأغطية المستخدمة وعدد البطاريات المستخدمة. حاول الآن إجراء الاختبار مرة أخرى ولكن قم بزيادة عدد اللفات ، على سبيل المثال ، إلى 30. كم عدد الدبابيس الورقية التي يمكن للإعداد رفعها الآن؟ لاحظ النتيجة أسفل. حاول الآن إضافة بطارية أخرى متسلسلة مع الأولى ، لزيادة الجهد الكهربي الذي يمد الدائرة بالطاقة. هل يمكن أن ترفع مشابك ورق أكثر مما تستطيعه ببطارية واحدة ، لعدد معين من اللفات؟

مشروع الرافعة الكهربائية هو استمرار طبيعي للمشاريع التي تمت تغطيتها حتى الآن. يشرح المبدأ الأساسي القائل بأن الشحنة المتحركة تولد مجالًا مغناطيسيًا سبب حدوثها ، ويمكنك استخدام هذا لصنع مغناطيس كهربائي عن طريق لف سلك يحمل تيارًا حول قلب معدني. بالإضافة إلى ذلك ، فقد وجدت أن الجهد العالي أو المزيد من لفات الأسلاك تزيد من قوة المغناطيس.

استخدم هذه النتائج لإنشاء رافعة كهرومغناطيسية خاصة بك. يمكن أن يختلف البناء الفعلي للرافعة الخاصة بك ، ولكن العناصر الرئيسية هي نظام بكرة مع مغناطيس كهربائي متصل بالنهاية وقاعدة ثابتة للرافعة الخاصة بك (انظر الموارد للحصول على مثال). يمكنك تكرار التجربة من القسم السابق باستخدام الرافعة الخاصة بك ، أو بدلاً من ذلك ، استخدم ما تعلمته لصنع رافعة أكثر قوة.