Elektromagnetiline kraana on kraana, mis kasutab elektri ja magnetismi vahelist seost raskete esemete tõstmiseks vajaliku jõu tekitamiseks. Elektri ja magnetismi seos on teadusprojektide jaoks suurepärane teema ja isegi kui see on täis elektriline kraana projekt on teie jaoks natuke liiga praktiline, saate selle aluseks olevaid põhimõtteid testida lihtsama elektromagnetiga katse. Ükskõik, millist lähenemist soovite projekti jaoks kasutada, on see selge näide sellest, et liikuvad laengud tekitavad magnetvälju, mis on üks elektromagnetismi põhiprintsiipe.
Elektromagnetismi põhimõtted: mootori efekt
Elektromagnetkraana tööle lubamise põhimõte on see, et liikuv elektrilaeng tekitab magnetvälja. Selles Exploratoriumis tehtud katses saate seda hõlpsalt demonstreerida magneti ja lihtsa elektriskeemiga. Hangi kahe kuni nelja väikese ketasmagnetiga (kuigi ka teised magnetid töötavad), 2–3 jalga (60 sentimeetrit kuni 1 meeter) traati ja üks või kaks 1,5 V patareid. Eesmärk on ühendada vooluahel koos traadiga, mis ripub laua küljelt või muult kõrgemale pinnalt. Kinnitage aku (või kaks järjestikku ühendatud patarei) serva lähedale maalriteibiga lauale ja kleepige traadi kaks otsa aku lähedal asuva laua külge (nii et otsad jõuaksid vaba akuni terminalid). Traadi ülejäänud osa peaks riputama üle laua ääre.
Ühendage juhtme kaks otsa aku klemmidega. Traadis hakkab voolama vool. Nüüd ühendage magnetid silindrina kokku ja viige need traadi lähedale. Traat liigub, kui magnet selle lähedale tuua. Seda seetõttu, et läbi traadi voolav vool tekitab magnetvälja, mis magnetiga interakteerub.
Elektromagnetite põhieksperiment: elektromagnetite tugevus
Kui soovite rohkem eksperimenti, kuid ei soovi teha täielikku elektromagnetilist kraanat, on see lihtne selle Study.com-i eksperimendi abil saab demonstreerida, millised tegurid mõjutavad elektromagnet. Hankige kaks (või rohkem) patareid, mõni elektrijuhe, nael (ideaalne on vähemalt 3 tolli pikk) ja mitu kirjaklambrit. Elektromagnetist saate valmistada, keerates traadi ümber mähise nagu küünte ja kinnitades seejärel traadi mõlemad otsad aku klemmidele. Teadlane ei oleks aga sellise lihtsa meeleavaldusega rahul. Kui tugev on magnet? Ja mis mõjutaks seda, kui tugev magnet on?
Looge põhiline elektromagnet koos kindla arvu traadi mähistega küünte ümber, ütleme 15. Selle esimese testi jaoks kasutage ühte akut. Nüüd ühendage traat, et elektromagnet töötaks, ja vaadake, mitu kirjaklambrit see üles suudab tõsta. Märkige üles kirjaklambrite maksimaalne arv, kasutatud mähiste ja kasutatud patareide arv. Nüüd proovige testi uuesti, kuid suurendage mähiste arvu näiteks 30-ni. Mitu kirjaklambrit saab seadistus nüüd tõsta? Märkige tulemus üles. Nüüd proovige lisada veel üks aku järjestikku, et suurendada vooluahela pinget. Kas see suudab kindla arvu mähiste korral tõsta rohkem kirjaklambreid kui ühe akuga?
Elektromagnetkraana valmistamine
Elektrikraana projekt on loomulik jätk seni hõlmatud projektidele. Põhimõte, et liikuv laeng tekitab magnetvälja, selgitab, miks see juhtub, ja saate seda kasutada elektromagneti valmistamiseks, keerates voolu kandva traadi ümber metalltuuma. Lisaks olete avastanud, et suurem pinge või rohkem traadi mähiseid suurendab magneti tugevust.
Nende tulemuste abil saate luua oma elektromagnetilise kraana. Kraana tegelik ehitus võib varieeruda, kuid põhielemendid on rihmaratas, mille otsa on kinnitatud elektromagnet ja teie kraana stabiilne alus (vt näiteid ressurssidest). Võite eelmise jaotise katse oma kraanaga korrata või alternatiivina kasutada õpitut võimsama kraana valmistamiseks.