Mala zdjela koja prikazuje Lorentzovu silu: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Napravili smo jednostavan postav u kojem se Lorentzova sila može vizualizirati. Puštanjem struje kroz vodu sa smjesom sode bikarbone i stavljanjem magneta ispod te smjese, tekućina će se okretati oko elektroda.

Važan izraz koji se koristi u ovom uputstvu je elektroda. Ovo je vodljivi materijal (obično metal) koji omogućuje protok struje iz određene tvari u drugu. U tom slučaju elektrode omogućuju protok struje iz žice u tekućinu i ponovno u žicu.

Korak 1: Materijali i alati

Za postavljanje su potrebni sljedeći materijali i alati:

• 12 V adapter s istosmjernim kabelom za napajanje. Napominjemo da će se kabel za napajanje prekinuti.
• 30 cm kabel*. To će se koristiti za izradu elektroda, pa bi bila dovoljna i dva komada bakra, aluminija, grafita, platine itd. Također, bakar će hrđati, pa bi bilo poželjno imati dodatnu duljinu kabela za izradu više elektroda.
• Magnet u obliku diska. Koristili smo jedan promjera 2 cm.
• Mala staklena zdjela. Koristili smo četvrtastu zdjelu 10 x 10 cm.
• Kartonski papir (oko 15 cm^2).
• Ljepilo.
• 20 cm X 15 cm komad drveta kao podloga.
• 1,5 g sode bikarbone*.
• 100 ml vode*.
• Boje za hranu.

* Ovo je iznos potreban za demonstraciju barem jednom.

Za postavljanje su potrebni sljedeći alati:

• Skidač žice. Iako bi i stanley nož dobro funkcionirao.
• Klešta za nos
• Žlica (za miješanje vode).

Korak 2: Ožičenje i elektrode

Započnite pomoću alatke za skidanje žice ili noža Stanley kako biste skinuli krajeve istosmjernog kabela za napajanje adaptera, kao što je prikazano na prvoj slici desno.

Zatim skinite cijeli kabel od 30 cm tako da vam ostane bakrena žica. Koristeći kliješta, pola bakrene žice. Sada ćemo to oblikovati tako da postane učinkovita elektroda. Kliještima savijte jedan kraj bakrene žice u vrtlog, a drugi kraj oblikujte u 'kuku' tako da elektroda može sjediti na rubu zdjele kao što je prikazano na drugoj slici desno. Učinite to i za drugu polovicu žice. Postavite elektrode na rub zdjele (jedna preko druge) i pritisnite ih uz stranice zdjele kao što je prikazano na trećoj slici s desne strane. Uvjerite se da su vrtnjivi dijelovi elektroda udaljeni oko 2 cm jedna od druge. Po potrebi preoblikujte elektrode i odrežite višak žice.

Da biste dovršili elektrode, uzmite ogoljene krajeve istosmjernog kabela za napajanje i svaki ogoljeni kraj zavežite oko kuke jedne elektrode.

Korak 3: Platforma za zdjelu

Za ovaj eksperiment potrebno je ispod zdjele staviti magnet. Kako bismo olakšali ovaj položaj, napravili smo platformu za zdjelu zajedno s alatom za guranje magneta.

Za izradu platforme izrežite kvadrat 4 x 4 cm iz kartona. Izrežite manje kvadrate veličine 1 X 1 cm i stvorite 4 naslaga sitnih kartonskih kvadrata kako biste stvorili noge platforme. Broj potrebnih manjih kvadrata ovisi o visini magneta. Pazite da platforma bude malo viša od magneta, tako da magnet može lako kliziti ispod nje. Zalijepite male kartonske kvadrate zajedno i zalijepite ih na uglove platforme kao što je prikazano na prvoj slici desno.

Za izradu alata za klizanje magneta izrežite 2 x 7,5 cm traku iz kartona. S jednog kraja izrežite polukrug promjera oko 2 cm. Magnet bi trebao lako stati na ovaj kraj kartonske trake kao što je prikazano na drugoj slici desno.

Na kraju izrežite dvije trake dimenzija 12 X 1 cm i traku 4 X 1 cm. Ove će trake djelovati kao 'ograda' za magnet i njegov klizač. Zalijepite sve kartonske komponente, osim klizača, na komad drveta kao što je prikazano na lijevoj slici.

Korak 4: Izvođenje pokusa

Ulijte vodu u zdjelu i stavite je na kartonsku platformu. Gurnite magnet ispod zdjele i spojite istosmjerni kabel za napajanje na adapter. Ako se oko jedne od elektroda počnu stvarati mjehurići, to znači da struja prolazi kroz žice kako je prikazano na lijevoj slici. Dodajte sodu bikarbonu i po potrebi promiješajte kako bi se soda bikarbona brže otopila. Vjerojatno ćete moći vidjeti da se soda bikarbona okreće oko elektroda. Dodajte malo boje za hranu u vodu tako da ovi rotirajući pokreti postanu vidljiviji kao što je prikazano na slici s desne strane. Sada ste u malom, jednostavnom pokusu pokazali djelovanje Lorentzove sile.

Napomena: Jedna od bakrenih elektroda će se degradirati i njezina će površina postati tirkizna, dok druga elektroda postaje crna. Ako želite izvesti ovaj eksperiment više puta ili dulje vrijeme, preporuča se unaprijed napraviti više bakrenih elektroda. Umjesto toga mogle bi se koristiti elektrode od grafita ili platine jer se ti materijali neće razgraditi.