Електромагнітний кран - це кран, який використовує зв'язок між електрикою та магнетизмом для створення сили, необхідної для підйому важких предметів. Зв'язок між електрикою та магнетизмом є чудовою темою для наукових проектів, навіть якщо це повноцінний електричний кран проект занадто практичний для вас, ви можете перевірити принципи, що лежать в його основі, за допомогою більш простого електромагніту експеримент. Незалежно від підходу, який ви хочете застосувати до проекту, це буде наочною демонстрацією того, що рухомі заряди породжують магнітні поля, один із ключових принципів електромагнетизму.
Принципи електромагнетизму: моторний ефект
Принцип, який дозволяє електромагнітному крану працювати, полягає в тому, що рухомий електричний заряд генерує магнітне поле. Ви можете легко продемонструвати це за допомогою магніту та простого електричного кола в цьому експерименті з Exploratorium. Отримайте від двох до чотирьох невеликих дискових магнітів (хоча інші магніти також будуть працювати), від 2 до 3 футів (60 сантиметрів до 1 метра) дроту та одну або дві батареї 1,5 В. Мета полягає в тому, щоб з'єднати ланцюг дротом, що звисає збоку від столу або іншої піднятої поверхні. Прикріпіть батарею (або дві послідовно підключені батареї) до столу за допомогою малярського скотча, біля краю, та приклейте два кінці дроту до столу біля батареї (щоб кінці могли дістатися до вільної батареї термінали). Залишок дроту повинен звисати через край столу.
З'єднайте два кінці дроту з клемами акумулятора. У дроті почне текти струм. Тепер з’єднайте свої магніти разом як циліндр і наблизьте їх до дроту. Дріт рухатиметься, коли ви наблизите магніт до нього. Це пояснюється тим, що струм, що протікає по дроту, генерує магнітне поле, яке взаємодіє з магнітом.
Основний експеримент з електромагнітів: сила електромагнітів
Якщо ви хочете провести більше експериментів, але не хочете робити повний електромагнітний кран, простий демонстрація, за допомогою цього експерименту від Study.com, може показати, які фактори впливають на силу електромагніт. Візьміть дві (або більше) батареї, трохи електричного дроту, цвях (ідеально довжиною не менше 3 дюймів) та кілька скріпок. Ви можете зробити основний електромагніт, обмотавши дріт навколо цвяха, як котушку, а потім прикріпивши обидва кінці дроту до клем батареї. Однак вченого не задовольнила б така проста демонстрація. Наскільки сильний магніт? І що вплине на те, наскільки сильний магніт?
Створіть основний електромагніт із заданою кількістю обмоток дроту навколо нігтя, скажімо 15. Для цього першого тесту використовуйте одну батарею. Тепер підключіть провід, щоб електромагніт запрацював, і подивіться, скільки скріпок він може підняти. Запишіть максимальну кількість скріпок, кількість обгортань та кількість використаних батарей. Тепер спробуйте тест ще раз, але збільште кількість обгортань, наприклад, до 30, наприклад. Скільки скріпок можна підняти зараз? Запишіть результат. Тепер спробуйте додати інший акумулятор послідовно до першого, щоб збільшити напругу живлення ланцюга. Чи може він підняти більше скріпок, ніж за допомогою однієї батареї, за певну кількість обгортань?
Виготовлення електромагнітного крана
Проект електричного крана є природним продовженням проектів, висвітлених до цього часу. Основний принцип того, що рухомий заряд генерує магнітне поле, пояснює, чому це відбувається, і ви можете використовувати його для створення електромагніту, обмотуючи струмопровідний дріт навколо металевої серцевини. Крім того, ви виявили, що більша напруга або більше обмоток дроту збільшує міцність магніту.
Використовуйте ці результати для створення власного електромагнітного крана. Фактична конструкція вашого крана може варіюватися, але ключовими елементами є система шківів із електромагнітом, прикріпленим до кінця, та стійка основа для вашого крана (див. Приклад для ресурсів). Ви можете повторити експеримент з попереднього розділу на своєму крані, або ж використати те, що ви дізналися, зробити більш потужним краном.