โครงการลอยตัวแม่เหล็กสำหรับเด็ก

ไม่ใช่นก เครื่องบิน หรือแม้แต่ซูเปอร์แมน มันเป็นรถไฟหัวกระสุน รถไฟแม็กเลฟลอยอยู่เหนือพื้นดินและขับเคลื่อนด้วยความเร็วสูงถึง 300 ไมล์ต่อชั่วโมงโดยแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีตัวนำยิ่งยวดอันทรงพลัง การทดลองกับโมเดลแม็กเลฟและโครงการสร้างแรงแม่เหล็กอื่นๆ เป็นวิธีที่ดีสำหรับเด็กในการเรียนรู้เกี่ยวกับสนามแม่เหล็กและไฟฟ้า

คลิปหนีบกระดาษลอยน้ำ

สนามแม่เหล็กดึงดูดโลหะเช่นเหล็กและเหล็กกล้า

•••รูปภาพ Photodisc / Photodisc / Getty

Ferromagnetism เป็นแรงธรรมชาติที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ในองค์ประกอบส่วนใหญ่ อิเล็กตรอนที่หมุนอยู่จะถูกจับคู่กับอิเล็กตรอนตัวอื่นที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม โลหะบางชนิด เช่น เหล็ก มีอิเล็กตรอนส่วนใหญ่เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน สิ่งนี้สร้างสนามของเส้นแรงแม่เหล็กซึ่งสามารถแสดงได้โดยใช้ตะไบเหล็กและแม่เหล็กถาวร โลหะที่ดึงดูดสนามแม่เหล็กเรียกว่าโลหะเฟอร์โรแมกเนติก ตามมหาวิทยาลัยแห่งรัฐจอร์เจีย

วิธีแสดงแรงดึงดูดของโลหะต่อสนามแม่เหล็กคือทำการทดลองคลิปหนีบกระดาษแบบลอยตัว นักเรียนติดแม่เหล็กถาวรเข้ากับโครงโลหะที่ติดตั้งบนชั้นวางหรือกล่อง เขาหรือเธอจะผูกเชือกกับคลิปหนีบกระดาษแล้ววางไว้ใต้แม่เหล็ก แม่เหล็กทำให้คลิปหนีบกระดาษลอยขึ้นและลอยอยู่ที่ปลายสาย เด็กๆ สามารถทดสอบความแรงของแรงดึงดูดของแม่เหล็กโดยดึงเชือกเพื่อดูว่าคลิปหนีบกระดาษจะลอยห่างจากแม่เหล็กแค่ไหน

การลอยตัวแบบแม่เหล็ก

Diamagnetism เป็นการผลักแม่เหล็ก กราไฟท์ โลหะบางชนิด เช่น ตะกั่วและบิสมัท และสารอินทรีย์เกือบทั้งหมดเป็นไดแม่เหล็ก เนื่องจากพวกมันขับไล่แรงแม่เหล็ก สารอินทรีย์ทั้งหมดมีแรงแม่เหล็กที่อ่อนซึ่งขับไล่แม่เหล็ก การทดลองหนึ่งที่แสดงภาพกราฟิกนี้ใช้กบมีชีวิตที่แขวนอยู่เหนือแม่เหล็กไฟฟ้าอันทรงพลัง ตามที่ High Field Magnetic Laboratory

เด็ก ๆ สามารถแสดงให้เห็นถึงแรงผลักจากสนามแม่เหล็กโดยการสร้างโครงการเพื่อลอยแม่เหล็กโลกขนาดเล็กระหว่างแผ่นกราไฟท์สองแผ่น คุณสามารถซื้อชิ้นส่วนสำหรับโครงการเป็นชุดหรือสร้างเองได้ กราไฟท์ไพโรลิติกสองชิ้นถูกติดตั้งบนโครงไม้ และแม่เหล็กวงแหวนราคาถูกจำนวนหนึ่งถูกแขวนไว้ข้างใต้เพื่อตอบโต้แรงโน้มถ่วงในการทดลอง จากนั้นแม่เหล็กแรร์เอิร์ ธ ขนาดเล็กจะถูกวางไว้ระหว่างแผ่นกราไฟท์ซึ่งจะลอยในขณะที่กราไฟท์ขับไล่

ดินสอลอยน้ำ

ตรงข้ามดึงดูดและชอบขับไล่ในสนามแม่เหล็ก

•••Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

โครงการง่ายๆ ที่สาธิตการลอยตัวของสนามแม่เหล็กโดยใช้แม่เหล็กวงแหวนหกอัน ดินสอ และดินเหนียวจำลอง ให้เด็กๆ ติดแม่เหล็กวงแหวนสี่อันกับพื้นผิวเรียบด้วยดินเหนียวจำลอง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแม่เหล็กมีระยะห่างเท่ากันและมีขั้วเดียวกันหงายขึ้น แม่เหล็กวงแหวนสองอันถูกวางลงบนดินสอโดยให้ระยะห่างเท่ากันกับแม่เหล็กสองคู่บนพื้นผิวเรียบ ติดการ์ดเล่นเข้ากับโต๊ะด้านหลังแม่เหล็กด้วยดินเหนียวเพื่อให้จุดดินสอวางชิดกับมัน เด็กๆ สามารถวางดินสอไว้เหนือแม่เหล็กวงแหวนแล้วดูตอนที่มันลอยอยู่เหนือโต๊ะได้

โมเดลรถไฟลอยตัว

สนามแม่เหล็กที่มีขั้วเดียวกันจะผลักกัน หากคุณวางขั้วเหนือของแม่เหล็กสองอันไว้ใกล้กัน แม่เหล็กทั้งสองจะดันออกจากกัน มีการนำแนวคิดที่คล้ายกันนี้ไปใช้ในรถไฟแม็กเลฟของยุโรป ญี่ปุ่น และจีน

เด็กๆ สามารถสร้างโมเดลรถไฟ Maglev ของตัวเองได้โดยใช้แถบแม่เหล็ก เทป PTFE และโฟมโพลีสไตรีน แถบแม่เหล็กติดเทปไว้บนชิ้นโฟมโพลีสไตรีนโดยหงายขั้วเดียวกันขึ้น และแทร็กล้อมรอบด้วยผนังที่ทำจากโฟมโพลีสไตรีนมากขึ้น ตัวรถไฟเป็นแผ่นโฟมที่มีแม่เหล็กถาวรติดกาวที่ด้านล่าง โดยให้ขั้วเดียวกันคว่ำลงขณะที่รางหงายขึ้น วางรถไฟลงเหนือรางและกดเบา ๆ เพื่อให้รถไฟแล่นไปตามราง เทป PTFE ตามผนังทำให้รถไฟเลื่อนได้อย่างราบรื่นยิ่งขึ้น

  • แบ่งปัน
instagram viewer