פרויקטים מדעיים על מנופים אלקטרומגנטיים

מנוף אלקטרומגנטי הוא מנוף המשתמש בקישור בין חשמל למגנטיות כדי לייצר את הכוח הנדרש להרים חפצים כבדים. הקשר בין חשמל למגנטיות הוא נושא נהדר עבור פרויקטים מדעיים, ואפילו אם מנוף חשמלי מלא הפרויקט הוא קצת יותר מדי מעשי עבורך, אתה יכול לבדוק את העקרונות העומדים בבסיסו באמצעות אלקטרומגנט פשוט יותר לְנַסוֹת. לא משנה באיזו גישה תרצו לנקוט בפרויקט, זו תהיה הדגמה ברורה כי מטענים נעים מייצרים שדות מגנטיים, אחד העקרונות המרכזיים של אלקטרומגנטיות.

העיקרון המאפשר לעבוד עם מנוף אלקטרומגנטי הוא שמטען חשמלי נע מייצר שדה מגנטי. אתה יכול להדגים זאת בקלות באמצעות מגנט ומעגל חשמלי פשוט בניסוי זה מ- Exploratorium. השג בין שניים לארבעה מגנטים קטנים של דיסק (אם כי מגנטים אחרים יעבדו גם כן), 60 עד 1 מטר חוט וסוללת 1.5 וולט אחת או שתיים. המטרה היא לחבר את המעגל עם החוט המשתלשל בצד השולחן או משטח מוגבה אחר. חבר את הסוללה (או שתי סוללות המחוברות בסדרה) לשולחן עם סרט דבק, קרוב לקצה, ו הדביקו את שני קצוות החוט לשולחן ליד הסוללה (כך שהקצוות יוכלו להגיע לסוללה החופשית מסופים). יתרת החוט צריכה להשתלשל מטה מעל קצה השולחן.

חבר את שני קצוות החוט למסופי הסוללה. זרם יתחיל לזרום בחוט. כעת חבר את המגנטים שלך כגליל וקירב אותם לחוט. החוט ינוע כשאתה מקרב אליו את המגנט. הסיבה לכך היא שהזרם הזורם דרך החוט מייצר שדה מגנטי, אשר מתקשר עם המגנט.

אם אתה רוצה יותר ניסוי אבל לא רוצה לעשות מנוף אלקטרומגנטי שלם, פשוט הדגמה, בעזרת ניסוי זה מ- Study.com, יכולה לחשוף אילו גורמים משפיעים על חוזקו של אלקטרומגנט. השג שתי סוללות (או יותר), כמה חוטים חשמליים, מסמר (אורך של לפחות 3 אינץ 'הוא אידיאלי) וכמה אטבים. אתה יכול ליצור אלקטרומגנט בסיסי על ידי גלישת החוט סביב הציפורן כמו סליל, ואז הצמדת שני קצוות החוט למסופי הסוללה. עם זאת, מדען לא היה מרוצה מהדגמה כה פשוטה. עד כמה המגנט חזק? ומה ישפיע על כמה חזק המגנט?

צור אלקטרומגנט בסיסי עם מספר קבוע של עטיפות חוט סביב הציפורן, נניח 15. השתמש בסוללה אחת לבדיקה ראשונה זו. כעת חבר את החוט כדי שהאלקטרומגנט יעבוד, ותראה כמה אטבים הוא יכול להרים. שים לב למספר המהדק המרבי, למספר העטיפות בשימוש ולמספר הסוללות. כעת נסה את הבדיקה שוב אך הגדל את מספר העטיפות, ל -30, למשל. כמה אטבים ההתקנה יכולה להעלות כעת? שים לב לתוצאה למטה. עכשיו נסה להוסיף סוללה נוספת בסדרה עם הראשונה, כדי להגביר את המתח המניע את המעגל. האם הוא יכול להרים יותר אטבים ממה שהוא יכול לעשות עם סוללה אחת, למספר עטיפות נתון?

פרויקט מנוף חשמלי הוא המשך טבעי לפרויקטים שכוסו עד כה. העיקרון הבסיסי שמטען נע מייצר שדה מגנטי מסביר מדוע זה קורה, ואתה יכול להשתמש בזה לייצור אלקטרומגנט על ידי גלישת חוט נושא זרם סביב ליבה מתכתית. בנוסף, גילית שמתח גדול יותר או יותר עטיפות של חוט מגדיל את חוזק המגנט.

השתמש בתוצאות אלה כדי ליצור מנוף אלקטרומגנטי משלך. הבנייה בפועל של העגורן שלך עשויה להשתנות, אך מרכיבי המפתח הם מערכת גלגלת עם אלקטרומגנט מחובר לקצה ובסיס יציב עבור המנוף שלך (ראה משאבים לדוגמא). אתה יכול לשכפל את הניסוי מהסעיף הקודם עם המנוף שלך, או לחלופין, להשתמש במה שלמדת כדי ליצור מנוף חזק יותר.