โครงการวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับเครนแม่เหล็กไฟฟ้า

เครนแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นเครนที่ใช้การเชื่อมโยงระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็กเพื่อสร้างแรงที่จำเป็นในการยกของหนัก ความเชื่อมโยงระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็กเป็นหัวข้อที่ยอดเยี่ยมสำหรับโครงการวิทยาศาสตร์ และแม้ว่าเครนไฟฟ้าเต็มรูปแบบก็ตาม โปรเจ็กต์นี้ค่อนข้างยากสำหรับคุณ คุณสามารถทดสอบหลักการพื้นฐานด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่ง่ายกว่า การทดลอง ไม่ว่าคุณต้องการใช้แนวทางใดสำหรับโครงการนี้ จะเป็นการสาธิตที่ชัดเจนว่าประจุที่เคลื่อนที่จะสร้างสนามแม่เหล็ก ซึ่งเป็นหนึ่งในหลักการสำคัญของแม่เหล็กไฟฟ้า

หลักการที่ช่วยให้เครนแม่เหล็กไฟฟ้าทำงานคือประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่จะสร้างสนามแม่เหล็ก คุณสามารถสาธิตสิ่งนี้ได้ง่ายๆ ด้วยแม่เหล็กและวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายในการทดลองนี้จาก Exploratorium ใช้แม่เหล็กดิสก์ขนาดเล็กสองถึงสี่อัน (แม้ว่าแม่เหล็กอื่นๆ จะใช้งานได้) ลวด 2 ถึง 3 ฟุต (60 ซม. ถึง 1 เมตร) และแบตเตอรี่ 1.5 V หนึ่งหรือสองก้อน จุดมุ่งหมายคือการเชื่อมต่อวงจรด้วยลวดที่ห้อยลงมาจากด้านข้างของโต๊ะหรือพื้นผิวยกอื่น ๆ ติดแบตเตอรี่ (หรือแบตเตอรี่สองก้อนที่ต่อแบบอนุกรม) เข้ากับโต๊ะด้วยเทปกาว ใกล้กับขอบ และ พันเทปที่ปลายสายไฟทั้งสองข้างกับโต๊ะใกล้แบตเตอรี่ (เพื่อให้ปลายสายเข้าถึงแบตเตอรี่ที่ว่างได้ ขั้ว) ลวดที่เหลือควรห้อยลงมาจากขอบโต๊ะ

ต่อปลายสายทั้งสองเข้ากับขั้วของแบตเตอรี่ กระแสจะเริ่มไหลในเส้นลวด ตอนนี้เชื่อมต่อแม่เหล็กของคุณเข้าด้วยกันเป็นทรงกระบอกแล้วนำไปไว้ใกล้กับลวด ลวดจะเคลื่อนที่เมื่อคุณนำแม่เหล็กเข้ามาใกล้ เนื่องจากกระแสที่ไหลผ่านเส้นลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กซึ่งทำปฏิกิริยากับแม่เหล็ก

หากคุณต้องการการทดลองมากกว่านี้แต่ไม่ต้องการสร้างเครนแม่เหล็กไฟฟ้าที่สมบูรณ์ วิธีที่ง่าย a การสาธิตด้วยการทดลองนี้จาก Study.com สามารถเปิดเผยปัจจัยที่ส่งผลต่อความแข็งแกร่งของ an แม่เหล็กไฟฟ้า หาแบตเตอรี่ 2 ก้อน (หรือมากกว่า) สายไฟ ตะปู (ความยาวอย่างน้อย 3 นิ้ว) และคลิปหนีบกระดาษหลายๆ อัน คุณสามารถสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าพื้นฐานได้โดยการพันลวดรอบๆ ตะปูเหมือนขดลวด แล้วติดปลายลวดทั้งสองข้างเข้ากับขั้วของแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์จะไม่พอใจกับการสาธิตง่ายๆ เช่นนี้ แม่เหล็กแรงแค่ไหน? และอะไรจะส่งผลต่อความแรงของแม่เหล็ก?

สร้างแม่เหล็กไฟฟ้าพื้นฐานโดยกำหนดจำนวนลวดพันรอบเล็บ เช่น 15 ใช้แบตเตอรี่ก้อนเดียวสำหรับการทดสอบครั้งแรกนี้ ต่อสายไฟเพื่อให้แม่เหล็กไฟฟ้าทำงาน และดูว่ามีคลิปหนีบกระดาษกี่อันที่สามารถยกขึ้นได้ จดจำนวนคลิปหนีบกระดาษสูงสุด จำนวนกระดาษห่อที่ใช้ และจำนวนแบตเตอรี่ที่ใช้ ลองทดสอบอีกครั้ง แต่เพิ่มจำนวนการแรปเป็น 30 เป็นต้น ตอนนี้การตั้งค่าสามารถยกคลิปหนีบกระดาษได้กี่อัน? สังเกตผลลัพธ์ด้านล่าง ตอนนี้ลองเพิ่มแบตเตอรี่อีกชุดหนึ่งเป็นชุดแรกเพื่อเพิ่มแรงดันไฟให้กับวงจร สามารถยกคลิปหนีบกระดาษได้มากกว่าแบตเตอรี่เพียงก้อนเดียวสำหรับจำนวนห่อที่กำหนดหรือไม่?

โครงการปั้นจั่นไฟฟ้าเป็นโครงการที่ต่อเนื่องตามธรรมชาติของโครงการที่ครอบคลุมจนถึงตอนนี้ หลักการพื้นฐานที่ว่าประจุเคลื่อนที่สร้างสนามแม่เหล็กอธิบายว่าทำไมมันจึงเกิดขึ้น และคุณสามารถใช้สิ่งนี้เพื่อสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าโดยการพันลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลอยู่รอบๆ แกนโลหะ นอกจากนี้ คุณพบว่าแรงดันไฟฟ้าที่มากขึ้นหรือการพันของลวดมากขึ้นจะเพิ่มความแข็งแรงของแม่เหล็ก

ใช้ผลลัพธ์เหล่านี้เพื่อสร้างเครนแม่เหล็กไฟฟ้าของคุณเอง โครงสร้างที่แท้จริงของปั้นจั่นอาจแตกต่างกันไป แต่องค์ประกอบหลักคือระบบรอกที่มีแม่เหล็กไฟฟ้าติดอยู่ที่ส่วนปลายและฐานที่มั่นคงสำหรับเครนของคุณ (ดูตัวอย่างในแหล่งข้อมูล) คุณสามารถจำลองการทดลองจากส่วนก่อนหน้าด้วยปั้นจั่นของคุณ หรือใช้สิ่งที่คุณได้เรียนรู้เพื่อสร้างปั้นจั่นที่ทรงพลังยิ่งขึ้น