Электромагнитный кран - это кран, который использует связь между электричеством и магнетизмом для создания силы, необходимой для подъема тяжелых предметов. Связь между электричеством и магнетизмом - отличная тема для научных проектов, и даже если полный электрический кран проект слишком практичен для вас, вы можете проверить принципы, лежащие в его основе, с помощью более простого электромагнита. эксперимент. Какой бы подход вы ни выбрали для проекта, он будет наглядной демонстрацией того, что движущиеся заряды генерируют магнитные поля, что является одним из ключевых принципов электромагнетизма.
Принципы электромагнетизма: моторный эффект
Принцип работы электромагнитного крана заключается в том, что движущийся электрический заряд создает магнитное поле. Вы можете легко продемонстрировать это с помощью магнита и простой электрической схемы в этом эксперименте из Exploratorium. Возьмите от двух до четырех небольших дисковых магнитов (хотя подойдут и другие магниты), от 2 до 3 футов (от 60 сантиметров до 1 метра) провода и одну или две батареи на 1,5 В. Цель состоит в том, чтобы соединить цепь с проводом, свисающим со стола или другой возвышающейся поверхности. Прикрепите батарею (или две батареи, соединенные последовательно) к столу малярной лентой возле края и приклейте два конца провода к столу рядом с батареей (так, чтобы концы могли достать до свободной батареи терминалы). Остаток проволоки должен свисать с края стола.
Подключите два конца провода к клеммам аккумулятора. В проводе начнет течь ток. Теперь соедините магниты в виде цилиндра и поднесите их к проводу. Проволока будет двигаться, когда вы поднесете к ней магнит. Это связано с тем, что ток, протекающий по проволоке, создает магнитное поле, которое взаимодействует с магнитом.
Базовый эксперимент с электромагнитом: сила электромагнитов
Если вы хотите больше поэкспериментировать, но не хотите делать полный электромагнитный кран, простой демонстрация с помощью этого эксперимента от Study.com может выявить факторы, влияющие на силу электромагнит. Возьмите две (или более) батарейки, электрический провод, гвоздь (в идеале - не менее 3 дюймов) и несколько скрепок. Вы можете сделать простой электромагнит, обернув провод вокруг гвоздя, как катушку, а затем прикрепив оба конца провода к клеммам аккумулятора. Однако такая простая демонстрация не удовлетворила бы ученого. Насколько силен магнит? И что повлияет на силу магнита?
Создайте базовый электромагнит с заданным количеством витков проволоки вокруг гвоздя, скажем, 15. Для этого первого теста используйте одну батарею. Теперь подключите провод, чтобы электромагнит заработал, и посмотрите, сколько скрепок он может поднять. Запишите максимальное количество скрепок, количество использованных оберток и количество используемых батареек. Теперь попробуйте повторить тест еще раз, но увеличьте количество обертываний, например, до 30. Сколько скрепок теперь можно поднять? Запишите результат. Теперь попробуйте добавить еще одну батарею последовательно с первой, чтобы увеличить напряжение питания цепи. Может ли он поднять больше скрепок, чем с одной батареей, за заданное количество оберток?
Изготовление электромагнитного крана
Проект электрического крана - естественное продолжение уже рассмотренных проектов. Основной принцип, согласно которому движущийся заряд генерирует магнитное поле, объясняет, почему это происходит, и вы можете использовать его для создания электромагнита, намотав токоведущий провод на металлический сердечник. Кроме того, вы обнаружили, что большее напряжение или большее количество витков проволоки увеличивает силу магнита.
Используйте эти результаты для создания собственного электромагнитного крана. Фактическая конструкция вашего крана может быть разной, но ключевыми элементами являются система шкивов с электромагнитом, прикрепленным к концу, и устойчивое основание для вашего крана (см. Пример в разделе Ресурсы). Вы можете повторить эксперимент из предыдущего раздела со своим краном или, в качестве альтернативы, использовать то, что вы узнали, для создания более мощного крана.