Một chiếc bát nhỏ thể hiện lực lượng Lorentz: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Chúng tôi đã tạo ra một thiết lập đơn giản trong đó lực Lorentz có thể được hình dung. Bằng cách cho dòng điện chạy qua nước có hỗn hợp muối nở và đặt một nam châm bên dưới hỗn hợp này, chất lỏng sẽ tạo ra chuyển động quay xung quanh các điện cực.

Một thuật ngữ quan trọng được sử dụng trong tài liệu hướng dẫn này là điện cực. Đây là một vật liệu dẫn điện (thường là kim loại) cho phép dòng điện chạy từ một chất nhất định sang chất khác. Trong trường hợp này, các điện cực cho phép dòng điện chạy từ dây dẫn vào chất lỏng và trở lại dây dẫn.

Bước 1: Vật liệu và công cụ

Các vật liệu và công cụ sau đây là cần thiết cho việc thiết lập này:

• Bộ chuyển đổi 12 V với cáp nguồn DC. Lưu ý rằng cáp nguồn sẽ bị cắt hở.
• Cáp 30 cm *. Vật liệu này sẽ được sử dụng để làm điện cực, vì vậy hai miếng đồng, nhôm, than chì, bạch kim, v.v. cũng sẽ là đủ. Ngoài ra, đồng sẽ bị gỉ đi, vì vậy có thể mong muốn có thêm chiều dài cáp để tạo nhiều điện cực.
• Một nam châm hình đĩa. Chúng tôi đã sử dụng một cái có đường kính 2 cm.
• Một bát thủy tinh nhỏ. Chúng tôi đã sử dụng một cái bát hình vuông có kích thước 10 cm X 10 cm.
• Giấy bìa cứng (khoảng 15 cm ^ 2).
• Keo dính.
• Miếng gỗ 20 cm X 15 cm làm giá đỡ.
• 1,5 g muối nở *.
• 100 ml nước *.
• Màu thực phẩm.

* Đây là số tiền cần thiết để chứng minh ít nhất một lần.

Các công cụ sau đây là cần thiết cho việc thiết lập này:

• Máy rút dây. Mặc dù một con dao stanley cũng sẽ hoạt động.
• Kìm mũi bò
• Muỗng (để khuấy nước).

Bước 2: Đấu dây và điện cực

Bắt đầu bằng cách sử dụng dụng cụ tuốt dây hoặc dao stanley để tước các đầu của cáp nguồn DC cho bộ chuyển đổi như thể hiện trên hình ảnh đầu tiên bên phải.

Sau đó, dải toàn bộ 30 cm cáp để bạn còn lại một dây đồng. Dùng kìm cắt nửa sợi dây đồng. Bây giờ chúng ta sẽ định hình nó để nó trở thành một điện cực hiệu quả. Dùng kìm uốn cong một đầu của dây đồng thành hình xoáy và tạo hình đầu kia thành 'móc' để điện cực có thể nằm trên mép bát như trong hình thứ hai bên phải. Làm điều này cho nửa sau của dây. Đặt các điện cực trên cạnh của bát (đối diện với nhau) và ấn chúng vào các thành của bát như thể hiện trong hình thứ ba bên phải. Đảm bảo rằng phần xoáy của các điện cực cách nhau khoảng 2 cm. Định hình lại các điện cực nếu cần và cắt bỏ phần dây thừa.

Để hoàn thành các điện cực, lấy các đầu đã tước của cáp nguồn DC và buộc từng đầu đã tước quanh móc của một điện cực.

Bước 3: Bệ bát

Đối với thí nghiệm này, một nam châm cần phải được đặt dưới bát. Để làm cho vị trí này dễ dàng hơn, chúng tôi đã làm một bệ đỡ cho bát cùng với một công cụ để đẩy nam châm.

Để làm nền, hãy cắt một hình vuông có kích thước 4 X 4 cm ra khỏi bìa cứng. Cắt các hình vuông nhỏ hơn 1 X 1 cm và tạo 4 chồng các hình vuông nhỏ bằng bìa cứng để tạo chân của nền tảng. Số lượng hình vuông nhỏ hơn cần thiết phụ thuộc vào chiều cao của nam châm. Đảm bảo rằng bệ cao hơn nam châm một chút để nam châm có thể dễ dàng trượt bên dưới nó. Dán các hình vuông các tông nhỏ với nhau và dán chúng vào các góc của nền tảng như thể hiện trong hình đầu tiên bên phải.

Để làm công cụ thanh trượt nam châm, hãy cắt một dải 2 X 7,5 cm từ bìa cứng. Từ một đầu, cắt bỏ một nửa hình tròn có đường kính khoảng 2 cm. Nam châm sẽ dễ dàng nằm gọn trong đầu dải bìa cứng này như thể hiện trên hình thứ hai bên phải.

Cuối cùng, cắt hai dải 12 X 1 cm và một dải 4 X 1 cm. Các dải này sẽ hoạt động như 'hàng rào' cho nam châm và thanh trượt của nó. Dán tất cả các thành phần bìa cứng, ngoại trừ thanh trượt lên miếng gỗ như hình bên trái.

Bước 4: Thực hiện thử nghiệm

Đổ nước vào bát và đặt nước này lên tấm bìa cứng. Trượt nam châm xuống dưới bát và kết nối cáp nguồn DC với bộ chuyển đổi. Nếu bong bóng bắt đầu hình thành xung quanh một trong các điện cực, điều đó có nghĩa là dòng điện đang chạy qua các dây dẫn như hình bên trái. Thêm muối nở và khuấy nếu cần để muối nở tan nhanh hơn. Bạn sẽ có thể thấy rằng baking soda đang quay xung quanh các điện cực. Thêm một số màu thực phẩm vào nước để các chuyển động quay này trở nên rõ ràng hơn như thể hiện trên hình ảnh bên phải. Bây giờ bạn đã chỉ ra hoạt động của lực Lorentz trong một thí nghiệm nhỏ, đơn giản.

Lưu ý: Một trong các điện cực đồng sẽ bị suy giảm và màu bề mặt của nó sẽ trở thành màu xanh ngọc, trong khi điện cực còn lại chuyển sang màu đen. Nếu bạn muốn thực hiện thí nghiệm này nhiều lần hoặc trong thời gian dài hơn, bạn nên làm trước nhiều điện cực đồng. Các điện cực graphit hoặc platin có thể được sử dụng thay thế vì những vật liệu này sẽ không bị phân hủy.