電磁クレーンは、電気と磁気のつながりを利用して、重い物体を持ち上げるのに必要な力を生み出すクレーンです。 電気と磁気の関係は、科学プロジェクトにとって、そしてたとえ完全な電気クレーンであっても、素晴らしいトピックです。 プロジェクトはあなたにとって少し実践的すぎます、あなたはより単純な電磁石でそれの根底にある原理をテストすることができます 実験。 プロジェクトでどのようなアプローチを取りたい場合でも、移動する電荷が電磁気学の重要な原理の1つである磁場を生成することを明確に示します。
電磁気学の原理：モーター効果
電磁クレーンが機能する原理は、移動する電荷が磁場を生成することです。 エクスプロラトリアムのこの実験では、磁石と簡単な電気回路を使用して、これを簡単に実証できます。 2〜4個の小さなディスク磁石（他の磁石も機能します）、2〜3フィート（60センチメートル〜1メートル）のワイヤー、および1個または2個の1.5Vバッテリーを入手します。 目的は、テーブルまたは他の隆起した表面の側面からぶら下がっているワイヤーで回路を接続することです。 バッテリー（または直列に接続された2つのバッテリー）をマスキングテープでテーブルの端の近くに取り付け、 ワイヤーの両端をバッテリーの近くのテーブルにテープで固定します（両端が空きバッテリーに届くようにします） ターミナル）。 ワイヤーの残りの部分は、テーブルの端にぶら下がっている必要があります。
ワイヤーの両端をバッテリーの端子に接続します。 電流がワイヤに流れ始めます。 次に、磁石を円柱として接続し、ワイヤーに近づけます。 磁石を近づけるとワイヤーが動きます。 これは、ワイヤーを流れる電流が磁場を生成し、それが磁石と相互作用するためです。
基本的な電磁石実験：電磁石の強度
より多くの実験が必要であるが、完全な電磁クレーンを作りたくない場合は、簡単です Study.comからのこの実験によるデモンストレーションは、どの要因が強度に影響を与えるかを明らかにすることができます 電磁石。 2つ（またはそれ以上）のバッテリー、いくつかの電線、釘（少なくとも3インチの長さが理想的です）およびいくつかのペーパークリップを入手してください。 ワイヤーをコイルのように釘に巻き付け、ワイヤーの両端をバッテリーの端子に取り付けることで、基本的な電磁石を作ることができます。 しかし、科学者はそのような単純なデモンストレーションには満足しません。 磁石の強さはどれくらいですか？ そして、磁石の強さに何が影響するでしょうか？
釘の周りにワイヤーを一定数巻き付けて、たとえば15個の基本的な電磁石を作成します。 この最初のテストには1つのバッテリーを使用します。 次に、ワイヤーを接続して電磁石を機能させ、持ち上げることができるペーパークリップの数を確認します。 ペーパークリップの最大数、使用されたラップの数、および使用されたバッテリーの数を書き留めます。 ここでテストを再試行しますが、たとえば、ラップの数を30に増やします。 セットアップで持ち上げることができるペーパークリップの数はいくつですか？ 結果を書き留めます。 次に、最初のバッテリーと直列に別のバッテリーを追加して、回路に電力を供給する電圧を上げてみてください。 所定のラップ数で、単一のバッテリーよりも多くのクリップを持ち上げることができますか？
電磁クレーンを作る
電気クレーンプロジェクトは、これまでに取り上げたプロジェクトの自然な継続です。 移動する電荷が磁場を生成するという基本原理は、それが発生する理由を説明します。これを使用して、電流が流れるワイヤーを金属コアに巻き付けることで電磁石を作成できます。 さらに、電圧が高いほど、またはワイヤの巻きが多いほど、磁石の強度が高くなることがわかりました。
これらの結果を使用して、独自の電磁クレーンを作成します。 クレーンの実際の構造はさまざまですが、重要な要素は、電磁石が端に取り付けられたプーリーシステムと、クレーンの安定したベースです（例については「参考文献」を参照）。 前のセクションの実験をクレーンで再現することも、学習した内容を使用してより強力なクレーンを作成することもできます。