Een elektromagnetische kraan is een kraan die gebruik maakt van het verband tussen elektriciteit en magnetisme om de kracht te produceren die nodig is om zware voorwerpen op te tillen. Het verband tussen elektriciteit en magnetisme is een geweldig onderwerp voor wetenschappelijke projecten, en zelfs als een volledig elektrische kraan project is een beetje te praktisch voor u, u kunt de onderliggende principes testen met een eenvoudigere elektromagneet experiment. Welke benadering u ook kiest voor het project, het zal een duidelijke demonstratie zijn dat bewegende ladingen magnetische velden genereren, een van de belangrijkste principes van elektromagnetisme.
Principes van elektromagnetisme: het motoreffect
Het principe dat een elektromagnetische kraan laat werken, is dat een bewegende elektrische lading een magnetisch veld opwekt. In dit experiment van het Exploratorium kun je dit eenvoudig demonstreren met een magneet en een eenvoudig elektrisch circuit. Zorg voor twee tot vier kleine schijfmagneten (hoewel andere magneten ook werken), 60 centimeter tot 1 meter draad en een of twee 1,5 V-batterijen. Het doel is om het circuit te verbinden met de draad die aan de zijkant van een tafel of een ander verhoogd oppervlak bungelt. Bevestig de batterij (of twee in serie geschakelde batterijen) aan de tafel met plakband, bij de rand, en plak de twee uiteinden van de draad vast aan de tafel bij de batterij (zodat de uiteinden de vrije batterij kunnen bereiken) terminals). De rest van de draad moet over de rand van de tafel bungelen.
Sluit de twee uiteinden van de draad aan op de klemmen van de batterij. Er begint een stroom in de draad te lopen. Verbind nu je magneten als een cilinder met elkaar en breng ze dicht bij de draad. De draad zal bewegen als je de magneet er dichtbij brengt. Dit komt omdat de stroom die door de draad vloeit een magnetisch veld opwekt, dat in wisselwerking staat met de magneet.
Basiselektromagneetexperiment: sterkte van elektromagneten
Als je meer van een experiment wilt, maar geen complete elektromagnetische kraan wilt maken, is een eenvoudige demonstratie, met dit experiment van Study.com, kan onthullen welke factoren de sterkte van een elektromagneet. Koop twee (of meer) batterijen, wat elektrische draad, een spijker (minimaal 3 inch lang is ideaal) en verschillende paperclips. U kunt een eenvoudige elektromagneet maken door de draad als een spoel om de nagel te wikkelen en vervolgens beide uiteinden van de draad aan de polen van de batterij te bevestigen. Een wetenschapper zou echter niet tevreden zijn met zo'n eenvoudige demonstratie. Hoe sterk is de magneet? En wat zou van invloed zijn op hoe sterk de magneet is?
Maak een eenvoudige elektromagneet met een vast aantal draadwikkelingen rond de nagel, bijvoorbeeld 15. Gebruik één batterij voor deze eerste test. Sluit nu de draad aan om de elektromagneet te laten werken en kijk hoeveel paperclips hij kan optillen. Noteer het maximum aantal paperclips, het aantal gebruikte wikkels en het aantal gebruikte batterijen. Probeer de test nu opnieuw, maar verhoog het aantal wikkels, bijvoorbeeld naar 30. Hoeveel paperclips kan de setup nu tillen? Noteer het resultaat. Probeer nu een andere batterij in serie met de eerste toe te voegen om de spanning op het circuit te verhogen. Kan het meer paperclips optillen dan met een enkele batterij, voor een bepaald aantal wikkels?
Een elektromagnetische kraan maken
Een project met een elektrische kraan is een natuurlijk vervolg op de tot nu toe behandelde projecten. Het basisprincipe dat een bewegende lading een magnetisch veld genereert, verklaart waarom het gebeurt, en je kunt dit gebruiken om een elektromagneet te maken door een stroomvoerende draad om een metalen kern te wikkelen. Bovendien heb je ontdekt dat een grotere spanning of meer draadwikkelingen de sterkte van de magneet vergroten.
Gebruik deze resultaten om uw eigen elektromagnetische kraan te maken. De daadwerkelijke constructie van uw kraan kan variëren, maar de belangrijkste elementen zijn een katrolsysteem met de elektromagneet aan het uiteinde en een stabiele basis voor uw kraan (zie bronnen voor een voorbeeld). Je kunt het experiment uit het vorige gedeelte herhalen met je kraan, of je kunt wat je hebt geleerd gebruiken om een krachtigere kraan te maken.