یک کاسه کوچک نمایش نیروی لورنتز: 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

ما یک مجموعه ساده ایجاد کرده ایم که در آن نیروی لورنتز قابل تجسم است. با گذاشتن جریان در آب با مخلوط جوش شیرین و قرار دادن آهنربا در زیر این مخلوط ، سیال حرکت چرخشی را در اطراف الکترودها انجام می دهد.

اصطلاح مهمی که در این دستورالعمل استفاده می شود الکترود است. این یک ماده رسانا (معمولاً یک فلز) است که اجازه می دهد جریان از یک ماده خاص به ماده دیگر جریان یابد. در این حالت ، الکترودها اجازه می دهند جریان از سیم به سیال و دوباره به سیم منتقل شود.

مرحله 1: مواد و ابزارها

مواد و ابزار زیر برای این تنظیم مورد نیاز است:

• آداپتور 12 ولت با کابل برق DC توجه داشته باشید که کابل برق باز می شود.
• کابل 30 سانتی متر*. این برای ساخت الکترودها استفاده می شود ، بنابراین دو قطعه مس ، آلومینیوم ، گرافیت ، پلاتین و غیره نیز کافی خواهد بود. همچنین ، مس زنگ می زند ، بنابراین داشتن طول کابل اضافی برای ساخت چندین الکترود می تواند مطلوب باشد.
• آهنربای دیسک شکل ما از یکی با قطر 2 سانتی متر استفاده کرده ایم.
• یک کاسه شیشه ای کوچک. ما از یک کاسه مربع 10 سانتی متر در 10 سانتی متر استفاده کرده ایم.
• کاغذ مقوایی (حدود 15 سانتی متر^2).
• چسب.
• چوب 20 سانتی متر در 15 سانتی متر به عنوان پایه.
• جوش شیرین 1.5 گرم*.
• 100 میلی لیتر آب*.
• رنگ خوراکی.

* این مقدار مورد نیاز برای نشان دادن حداقل یکبار است.

ابزارهای زیر برای این تنظیم مورد نیاز است:

• استریپر سیمی. اگرچه چاقوی استنلی نیز کار می کند.
• انبردست بینی گاو نر
• قاشق (برای هم زدن آب).

مرحله 2: سیم کشی و الکترود

کار را با استفاده از سیم کش یا چاقوی استنلی انجام دهید تا انتهای کابل برق DC را برای آداپتور جدا کنید ، همانطور که در اولین تصویر در سمت راست نشان داده شده است.

سپس ، کل کابل 30 سانتی متری را بکشید تا یک سیم مسی برای شما باقی بماند. با استفاده از انبردست ، نصف سیم مسی. ما اکنون این را شکل می دهیم تا به یک الکترود موثر تبدیل شود. با استفاده از انبردست ، یک سر سیم مسی را به صورت چرخشی خم کنید و انتهای دیگر آن را به شکل "قلاب" درآورید تا الکترود بتواند بر روی لبه کاسه بنشیند همانطور که در تصویر دوم سمت راست نشان داده شده است. این کار را برای نیمه دوم سیم نیز انجام دهید. الکترودها را روی لبه کاسه (روبروی یکدیگر) قرار دهید و آنها را به کناره های کاسه فشار دهید ، همانطور که در تصویر سوم در سمت راست نشان داده شده است. اطمینان حاصل کنید که قسمت دورانی الکترودها حدود 2 سانتی متر از یکدیگر فاصله دارند. در صورت نیاز الکترودها را تغییر شکل دهید و سیم اضافی را قطع کنید.

برای اتمام الکترودها ، انتهای بریده شده کابل برق DC را برداشته و هر انتهای نوار را به قلاب یک الکترود ببندید.

مرحله 3: بستر کاسه

برای این آزمایش ، یک آهنربا باید در زیر کاسه قرار گیرد. برای سهولت در قرار دادن این محل ، ما سکویی برای کاسه به همراه ابزاری برای فشار دادن آهنربا ایجاد کرده ایم.

برای ساختن سکو ، مربعی به ابعاد 4 4 4 سانتی متر را از مقوا برش دهید. مربع های کوچکتر به ابعاد 1 X 1 سانتی متر را برش دهید و 4 پشته مربع کوچک از مقوا ایجاد کنید تا پایه سکو ایجاد شود. تعداد مربع های کوچکتر مورد نیاز بستگی به ارتفاع آهنربا دارد. مطمئن شوید که سکو کمی بالاتر از آهنربا باشد ، به طوری که آهن ربا به راحتی در زیر آن می لغزد. مربع های کوچک مقوایی را به هم بچسبانید و همانطور که در اولین تصویر در سمت راست نشان داده شده است ، آنها را به گوشه های سکو بچسبانید.

برای ساخت ابزار کشویی مغناطیسی ، یک نوار 2 7. 7.5 سانتی متری را از مقوا جدا کنید. از یک سر ، یک نیم دایره با قطر حدود 2 سانتی متر برش دهید. آهن ربا باید به راحتی در این انتهای نوار مقوایی قرار گیرد همانطور که در تصویر دوم در سمت راست نشان داده شده است.

در نهایت ، دو نوار 12 1 1 سانتی متر و یک نوار 4 1 1 سانتی متر برش دهید. این نوارها به عنوان "حصار" آهن ربا و لغزنده آن عمل خواهند کرد. همانطور که در تصویر سمت چپ نشان داده شده است ، تمام اجزای مقوا ، به جز کشویی را روی تکه چوب بچسبانید.

مرحله 4: انجام آزمایش

آب را داخل کاسه بریزید و آن را روی سکوی مقوایی قرار دهید. آهنربا را زیر کاسه بکشید و کابل برق DC را به آداپتور وصل کنید. اگر حباب ها در اطراف یکی از الکترودها شروع به شکل گیری کنند ، بدین معنی است که جریان در سیم ها در حال عبور است ، همانطور که در تصویر سمت چپ نشان داده شده است. جوش شیرین را اضافه کرده و در صورت نیاز هم بزنید تا جوش شیرین سریعتر حل شود. احتمالاً خواهید دید که جوش شیرین در اطراف الکترودها می چرخد. مقداری رنگ خوراکی به آب اضافه کنید تا این حرکات چرخشی همانطور که در تصویر سمت راست نشان داده شده است بیشتر نمایان شود. شما اکنون عملکرد نیروی لورنتس را در یک آزمایش کوچک و ساده نشان داده اید.

توجه: یکی از الکترودهای مسی تخریب می شود و رنگ سطح آن فیروزه ای می شود ، در حالی که الکترود دیگر سیاه می شود. اگر می خواهید این آزمایش را چندین بار یا برای مدت زمان طولانی انجام دهید ، توصیه می شود از قبل چند الکترود مسی بسازید. از الکترودهای گرافیت یا پلاتین می توان به جای آنها استفاده کرد زیرا این مواد تجزیه نمی شوند.