En elektromagnetisk kran er en kran som bruker koblingen mellom elektrisitet og magnetisme for å produsere kraften som kreves for å løfte tunge gjenstander. Koblingen mellom elektrisitet og magnetisme er et flott tema for vitenskapelige prosjekter, og selv om en full elektrisk kran prosjektet er litt for praktisk for deg, du kan teste prinsippene som ligger til grunn for det med en enklere elektromagnet eksperiment. Uansett hvilken tilnærming du vil ta for prosjektet, vil det være en tydelig demonstrasjon at bevegelige ladninger genererer magnetfelt, et av nøkkelprinsippene for elektromagnetisme.
Prinsipper for elektromagnetisme: motoreffekten
Prinsippet som gjør at en elektromagnetisk kran kan fungere, er at en elektrisk ladning i bevegelse genererer et magnetfelt. Du kan demonstrere dette enkelt med en magnet og en enkel elektrisk krets i dette eksperimentet fra Exploratorium. Få mellom to og fire små platemagneter (selv om andre magneter også vil fungere), 60 til 1 meter ledning og ett eller to 1,5 V batterier. Målet er å koble opp kretsen med ledningen dinglende av siden av et bord eller annen hevet overflate. Fest batteriet (eller to batterier som er koblet i serie) til bordet med maskeringstape, nær kanten og tape de to endene av ledningen til bordet i nærheten av batteriet (slik at endene kan nå gratisbatteriet terminaler). Resten av ledningen skal dingle ned over kanten av bordet.
Koble de to endene av ledningen til polene på batteriet. En strøm vil begynne å strømme i ledningen. Koble magnetene dine sammen som en sylinder og ta dem nær ledningen. Ledningen vil bevege seg når du tar magneten nær den. Dette er fordi strømmen som strømmer gjennom ledningen genererer et magnetfelt som samhandler med magneten.
Grunnleggende elektromagneteksperiment: Styrken til elektromagneter
Hvis du vil ha mer av et eksperiment, men ikke ønsker å lage en komplett elektromagnetisk kran, en enkel demonstrasjon, med dette eksperimentet fra Study.com, kan avsløre hvilke faktorer som påvirker styrken til en elektromagnet. Få to (eller flere) batterier, litt elektrisk ledning, en spiker (minst 3 tommer lang er ideell) og flere binders. Du kan lage en grunnleggende elektromagnet ved å vikle ledningen rundt neglen som en spole, og deretter feste begge ender av ledningen til terminalene på batteriet. Imidlertid ville en forsker ikke være fornøyd med en så enkel demonstrasjon. Hvor sterk er magneten? Og hva vil påvirke hvor sterk magneten er?
Lag en grunnleggende elektromagnet med et sett antall viklinger av ledning rundt neglen, si 15. Bruk ett batteri til denne første testen. Koble nå ledningen for å få elektromagneten til å fungere, og se hvor mange binders den kan løfte. Noter maksimalt antall binders, antall brukte innpakninger og antall brukte batterier. Prøv nå testen igjen, men øk for eksempel antall innpakninger, til 30. Hvor mange binders kan oppsettet løfte nå? Legg merke til resultatet. Prøv å legge til et nytt batteri i serie med det første, for å øke spenningen som driver kretsen. Kan den løfte flere binders enn det kunne med et enkelt batteri, for et gitt antall innpakninger?
Lage en elektromagnetisk kran
Et elektrisk kranprosjekt er en naturlig videreføring av prosjektene som hittil er dekket. Det grunnleggende prinsippet om at en bevegelig ladning genererer et magnetfelt forklarer hvorfor det skjer, og du kan bruke dette til å lage en elektromagnet ved å vikle en strømførende ledning rundt en metallkjerne. I tillegg har du funnet ut at en større spenning eller flere trådviklinger øker styrken til magneten.
Bruk disse resultatene til å lage din egen elektromagnetiske kran. Den faktiske konstruksjonen av kranen din kan variere, men nøkkelelementene er et trinsesystem med elektromagneten festet til enden og en stabil base for kranen din (se Ressurser for et eksempel). Du kan kopiere eksperimentet fra forrige avsnitt med kranen din, eller alternativt bruke det du lærte for å lage en kraftigere kran.