Електромагнитният кран е кран, който използва връзката между електричеството и магнетизма, за да произведе силата, необходима за повдигане на тежки предмети. Връзката между електричеството и магнетизма е чудесна тема за научни проекти, дори и да е пълен електрически кран проектът е прекалено практичен за вас, можете да тествате принципите, на които се основава, с по-опростен електромагнит експеримент. Какъвто и подход да изберете за проекта, това ще бъде ясна демонстрация, че движещите се заряди генерират магнитни полета, един от ключовите принципи на електромагнетизма.
Принципи на електромагнетизма: Моторният ефект
Принципът, който позволява на електромагнитния кран да работи, е, че движещият се електрически заряд генерира магнитно поле. Можете да демонстрирате това лесно с магнит и проста електрическа верига в този експеримент от Exploratorium. Вземете между два и четири малки дискови магнита (въпреки че и други магнити също ще работят), 2 до 3 фута (60 сантиметра до 1 метър) тел и една или две 1,5 V батерии. Целта е да свържете веригата с тел, висящ отстрани на маса или друга повдигната повърхност. Прикрепете батерията (или две последователно свързани батерии) към масата с маскираща лента, близо до ръба и залепете двата края на проводника на масата близо до батерията (за да могат краищата да достигнат свободната батерия терминали). Остатъкът от жицата трябва да се мотае надолу над ръба на масата.
Свържете двата края на проводника към клемите на батерията. В проводника ще започне да тече ток. Сега свържете вашите магнити заедно като цилиндър и ги приближете до жицата. Телът ще се движи, докато приближавате магнита близо до него. Това е така, защото токът, преминаващ през проводника, генерира магнитно поле, което взаимодейства с магнита.
Основен експеримент с електромагнит: Сила на електромагнитите
Ако искате повече експеримент, но не искате да направите пълен електромагнитен кран, просто демонстрацията, с този експеримент от Study.com, може да разкрие кои фактори влияят върху силата на електромагнит. Вземете две (или повече) батерии, малко електрическа жица, пирон (идеален е поне 3 инча) и няколко кламери. Можете да направите основен електромагнит, като увиете проводника около нокътя като намотка и след това прикрепите двата края на проводника към клемите на батерията. Въпреки това, учен не би бил доволен от толкова проста демонстрация. Колко силен е магнитът? И какво би повлияло на това колко силен е магнитът?
Създайте основен електромагнит с определен брой обвивки от тел около нокътя, да речем 15. Използвайте една батерия за този първи тест. Сега свържете проводника, за да задейства електромагнита, и вижте колко кламери той може да вдигне. Запишете си максималния брой кламери, броя на използваните обвивки и броя на използваните батерии. Сега опитайте теста отново, но увеличете броя на обвивките, например до 30. Колко кламери можете да вдигнете сега? Запишете резултата. Сега опитайте да добавите друга батерия последователно с първата, за да увеличите напрежението, захранващо веригата. Може ли да вдигне повече кламери, отколкото би могъл с една батерия, за даден брой обвивки?
Изработване на електромагнитен кран
Проектът за електрически кран е естествено продължение на обхванатите до момента проекти. Основният принцип, че движещият се заряд генерира магнитно поле, обяснява защо това се случва и можете да го използвате, за да направите електромагнит, като увиете проводник с ток около метална сърцевина. Освен това установихте, че по-голямото напрежение или повече обвивки от тел увеличават силата на магнита.
Използвайте тези резултати, за да създадете свой собствен електромагнитен кран. Действителната конструкция на вашия кран може да варира, но ключовите елементи са система от ролки с електромагнит, прикрепен към края и стабилна основа за вашия кран (вж. Ресурси за пример). Можете да повторите експеримента от предишния раздел с вашия кран или алтернативно да използвате наученото, за да направите по-мощен кран.