En elektromagnetisk kran är en kran som använder länken mellan elektricitet och magnetism för att producera den kraft som krävs för att lyfta tunga föremål. Länken mellan elektricitet och magnetism är ett utmärkt ämne för vetenskapliga projekt, och även om en hel elektrisk kran projektet är lite för praktiskt för dig, du kan testa principerna bakom det med en enklare elektromagnet experimentera. Oavsett vilken metod du vill ta för projektet kommer det att vara en tydlig demonstration att rörliga laddningar genererar magnetfält, en av de viktigaste principerna för elektromagnetism.
Principer för elektromagnetism: motoreffekten
Principen som gör det möjligt för en elektromagnetisk kran att fungera är att en rörlig elektrisk laddning genererar ett magnetfält. Du kan enkelt visa detta med en magnet och en enkel elektrisk krets i detta experiment från Exploratorium. Få mellan två och fyra små skivmagneter (även om andra magneter också fungerar), 60 till 1 meter tråd och ett eller två 1,5 V-batterier. Målet är att ansluta kretsen med tråden som dinglar från sidan av ett bord eller annan upphöjd yta. Fäst batteriet (eller två seriekopplade batterier) på bordet med maskeringstejp, nära kanten och tejpa trådens båda ändar på bordet nära batteriet (så att ändarna når det fria batteriet terminaler). Resten av tråden ska dingla ner över kanten på bordet.
Anslut de två trådändarna till batteriets poler. En ström kommer att börja strömma i ledningen. Anslut nu dina magneter som en cylinder och sätt dem nära ledningen. Tråden rör sig när du tar magneten nära den. Detta beror på att strömmen som strömmar genom tråden genererar ett magnetfält som samverkar med magneten.
Grundläggande elektromagnetsexperiment: Styrka hos elektromagneter
Om du vill ha mer av ett experiment men inte vill göra en komplett elektromagnetisk kran, en enkel demonstration, med detta experiment från Study.com, kan avslöja vilka faktorer som påverkar styrkan hos en elektromagnet. Skaffa två (eller fler) batterier, lite elkabel, en spik (minst 3 tum lång är idealisk) och flera gem. Du kan skapa en grundläggande elektromagnet genom att linda tråden runt spiken som en spole och sedan fästa båda ändarna av tråden på polerna på batteriet. En forskare skulle dock inte vara nöjd med en sådan enkel demonstration. Hur stark är magneten? Och vad skulle påverka hur stark magneten är?
Skapa en grundläggande elektromagnet med ett antal trådlindningar runt nageln, säg 15. Använd ett batteri för detta första test. Anslut nu kabeln för att få elektromagneten att fungera och se hur många gem det kan lyftas. Anteckna det maximala antalet gem, antalet använda omslag och antalet använda batterier. Försök nu testet igen men öka antalet omslag till exempelvis 30. Hur många gem kan installationen lyfta nu? Notera resultatet nedåt. Försök nu lägga till ytterligare ett batteri i serie med det första, för att öka spänningen som driver kretsen. Kan den lyfta mer pappersklipp än med ett enda batteri för ett visst antal omslag?
Att göra en elektromagnetisk kran
Ett elkranprojekt är en naturlig fortsättning på de projekt som hittills omfattats. Grundprincipen att en rörlig laddning genererar ett magnetfält förklarar varför det händer, och du kan använda detta för att skapa en elektromagnet genom att slå en strömbärande tråd runt en metallkärna. Dessutom har du upptäckt att en större spänning eller fler trådomslag ökar magnetens styrka.
Använd dessa resultat för att skapa din egen elektromagnetiska kran. Den faktiska konstruktionen av din kran kan variera, men nyckelelementen är ett remskivsystem med elektromagneten fäst i slutet och en stabil bas för din kran (se Resurser för ett exempel). Du kan replikera experimentet från föregående avsnitt med din kran eller alternativt använda det du lärde dig för att göra en mer kraftfull kran.