Elektromagnetni žerjav je žerjav, ki uporablja povezavo med elektriko in magnetizmom, da ustvari silo, potrebno za dviganje težkih predmetov. Povezava med elektriko in magnetizmom je odlična tema za znanstvene projekte, pa četudi poln električni žerjav projekt je za vas nekoliko preveč praktičen, lahko s preprostejšim elektromagnetom preizkusite načela, na katerih temeljijo poskus. Ne glede na pristop, ki ga želite uporabiti za projekt, bo to jasen prikaz, da gibljivi naboji ustvarjajo magnetna polja, eno ključnih načel elektromagnetizma.
Načela elektromagnetizma: motorični učinek
Načelo, ki omogoča delovanje elektromagnetnega žerjava, je, da gibljivi električni naboj ustvarja magnetno polje. To lahko enostavno pokažete z magnetom in preprostim električnim vezjem v tem poskusu iz Exploratorija. Pridobite med dvema in štirimi majhnimi magneti na disk (čeprav bodo delovali tudi drugi magneti), 2 do 3 čevljev (60 centimetrov do 1 meter) žice in eno ali dve 1,5 V bateriji. Cilj je povezati vezje z žico, ki visi ob strani mize ali druge dvignjene površine. Baterijo (ali dve zaporedno povezani bateriji) pritrdite na mizo z lepilnim trakom, blizu roba, in dva konca žice prilepite na mizo v bližini baterije (tako da lahko konci dosežejo prosto baterijo) terminali). Preostali del žice naj visi čez rob mize.
Priključite oba konca žice na sponke akumulatorja. Tok bo začel teči v žici. Zdaj povežite svoje magnete skupaj kot valj in jih približajte žici. Žica se bo premikala, ko ji magnet približate. To je zato, ker tok, ki teče skozi žico, ustvarja magnetno polje, ki deluje v povezavi z magnetom.
Osnovni poskus z elektromagnetom: moč elektromagnetov
Če želite več poskusov, vendar ne želite izdelati popolnega elektromagnetnega žerjava, preprosto demonstracija s tem eksperimentom na spletnem mestu Study.com lahko razkrije, kateri dejavniki vplivajo na moč elektromagnet. Vzemite dve (ali več) bateriji, nekaj električne žice, žebelj (idealen je vsaj 3 centimetre) in več sponk. Osnovni elektromagnet lahko naredite tako, da žico ovijete okoli žeblja kot tuljavo in nato pritrdite oba konca žice na sponke baterije. Vendar znanstvenik ne bi bil zadovoljen s tako preprostim prikazom. Kako močan je magnet? In kaj bi vplivalo na to, kako močan je magnet?
Ustvarite osnovni elektromagnet z določenim številom ovitkov žice okoli nohta, recimo 15. Za prvi test uporabite eno baterijo. Zdaj priključite žico, da bo elektromagnet deloval, in poglejte, koliko sponk lahko dvigne. Zapišite si največje število sponk, število uporabljenih ovojev in število baterij. Zdaj poskusite znova, vendar povečajte število zavojev, na primer na 30. Koliko sponk lahko zdaj dvigne namestitev? Zapišite si rezultat. Zdaj poskusite dodati še eno baterijo zaporedno s prvo, da povečate napetost, ki napaja vezje. Ali lahko za določeno število oblog dvigne več sponk kot z eno baterijo?
Izdelava elektromagnetnega žerjava
Projekt električnega žerjava je naravno nadaljevanje do zdaj zajetih projektov. Osnovno načelo, da gibljivi naboj ustvarja magnetno polje, pojasnjuje, zakaj se to zgodi, in to lahko uporabite za izdelavo elektromagneta, tako da tokovno žico ovite okoli kovinskega jedra. Poleg tega ste ugotovili, da večja napetost ali več ovojev žice poveča moč magneta.
Uporabite te rezultate za ustvarjanje lastnega elektromagnetnega žerjava. Dejanska konstrukcija vašega žerjava se lahko razlikuje, ključni elementi pa so sistem škripcev z elektromagnetom, pritrjenim na konec, in stabilno dno vašega žerjava (za primer glejte Vire). Poskus iz prejšnjega razdelka lahko ponovite s svojim žerjavom ali pa uporabite naučeno za izdelavo močnejšega žerjava.