Dźwig elektromagnetyczny to dźwig, który wykorzystuje połączenie między elektrycznością a magnetyzmem do wytworzenia siły wymaganej do podnoszenia ciężkich przedmiotów. Związek między elektrycznością a magnetyzmem to świetny temat dla projektów naukowych, a nawet w przypadku pełnego dźwigu elektrycznego projekt jest dla Ciebie zbyt praktyczny, możesz przetestować zasady leżące u jego podstaw za pomocą prostszego elektromagnesu eksperyment. Jakiekolwiek podejście chcesz przyjąć do projektu, będzie to wyraźny dowód, że poruszające się ładunki generują pola magnetyczne, jedną z kluczowych zasad elektromagnetyzmu.
Zasady elektromagnetyzmu: efekt motoryczny
Zasada działania żurawia elektromagnetycznego polega na tym, że poruszający się ładunek elektryczny wytwarza pole magnetyczne. Możesz to łatwo zademonstrować za pomocą magnesu i prostego obwodu elektrycznego w tym eksperymencie z Eksploratorium. Zdobądź od dwóch do czterech małych magnesów tarczowych (chociaż inne magnesy również będą działać), drutu o długości od 2 do 3 stóp (60 centymetrów do 1 metra) i jednej lub dwóch baterii 1,5 V. Celem jest połączenie obwodu z przewodem zwisającym z boku stołu lub innej wzniesionej powierzchni. Przymocuj baterię (lub dwie baterie połączone szeregowo) do stołu za pomocą taśmy maskującej, w pobliżu krawędzi i przyklej dwa końce drutu do stołu w pobliżu baterii (aby końce mogły dotrzeć do wolnej baterii) zaciski). Pozostała część drutu powinna zwisać z krawędzi stołu.
Podłącz dwa końce przewodu do zacisków akumulatora. W przewodzie zacznie płynąć prąd. Teraz połącz ze sobą magnesy jak walec i zbliż je do drutu. Drut będzie się poruszał, gdy zbliżysz do niego magnes. Dzieje się tak, ponieważ prąd płynący przez drut generuje pole magnetyczne, które oddziałuje z magnesem.
Podstawowy eksperyment elektromagnesu: wytrzymałość elektromagnesów
Jeśli chcesz więcej eksperymentu, ale nie chcesz robić kompletnego dźwigu elektromagnetycznego, prosty demonstracja, za pomocą tego eksperymentu ze Study.com, może ujawnić, które czynniki wpływają na siłę elektromagnes. Zdobądź dwie (lub więcej) baterie, trochę przewodu elektrycznego, gwóźdź (najlepiej o długości co najmniej 3 cali) i kilka spinaczy do papieru. Możesz zrobić podstawowy elektromagnes, owijając drut wokół gwoździa jak cewkę, a następnie przymocowując oba końce drutu do zacisków akumulatora. Jednak naukowiec nie byłby zadowolony z tak prostej demonstracji. Jak silny jest magnes? A co wpłynie na siłę magnesu?
Stwórz podstawowy elektromagnes z określoną liczbą owinięć drutu wokół paznokcia, powiedzmy 15. Do pierwszego testu użyj jednej baterii. Teraz podłącz przewód, aby elektromagnes działał, i zobacz, ile spinaczy może podnieść. Zanotuj maksymalną liczbę spinaczy do papieru, liczbę użytych opakowań i liczbę zużytych baterii. Teraz spróbuj ponownie, ale zwiększ liczbę owinięć, na przykład do 30. Ile spinaczy może teraz podnieść konfiguracja? Zapisz wynik. Teraz spróbuj dodać kolejny akumulator szeregowo z pierwszym, aby zwiększyć napięcie zasilające obwód. Czy może podnieść więcej spinaczy do papieru niż na jednej baterii, przy określonej liczbie owinięć?
Wykonywanie dźwigu elektromagnetycznego
Projekt dźwigu elektrycznego jest naturalną kontynuacją dotychczasowych projektów. Podstawowa zasada, że poruszający się ładunek generuje pole magnetyczne, wyjaśnia, dlaczego tak się dzieje, i można to wykorzystać do stworzenia elektromagnesu, owijając drut przewodzący prąd wokół metalowego rdzenia. Ponadto odkryłeś, że większe napięcie lub więcej zwojów drutu zwiększa siłę magnesu.
Wykorzystaj te wyniki do stworzenia własnego dźwigu elektromagnetycznego. Rzeczywista konstrukcja Twojego żurawia może się różnić, ale kluczowymi elementami są system kół pasowych z elektromagnesem przymocowanym na końcu i stabilna podstawa dla Twojego żurawia (patrz Zasoby jako przykład). Możesz powtórzyć eksperyment z poprzedniej sekcji za pomocą swojego żurawia lub alternatywnie użyć tego, czego się nauczyłeś, aby zbudować mocniejszy żuraw.