Электричество повсюду в заряженных субатомных частицах, которые вы не можете увидеть невооруженным глазом. Хотя это трудно увидеть, оно постоянно течет по проводам вокруг вас. Как и электричество, магнитные поля повсюду. Однако только предметы с магнитными свойствами, такие как магниты, будут взаимодействовать с магнитным полем. Используя простую батарейку и магнит, дети могут увидеть, как электричество и магниты взаимодействуют, заставляя пропеллер вращаться.
Создайте электродвигатель
Этот простой эксперимент идеально подходит для детей средней школы, впервые знакомящихся с физикой. Простой электродвигатель — отличный инструмент для обучения детей среднего школьного возраста взаимодействию электричества и магнетизма. Если присоединить магнитную проволоку к батарее и поместить ее в магнитное поле, ток, протекающий по цепи, создаст электромагнитное поле. Затем электромагнитное поле взаимодействует с магнитным полем магнита, позволяя игрушечному пропеллеру, прикрепленному к валу, вращаться.
Материалы
- Булавки
- батарея «Д»
- Резинка
- Магнитная проволока
- Блочный магнит
- Игрушечный пропеллер
инструкции
- Поместите английскую булавку на каждую клемму батареи так, чтобы отверстие для штифта находилось на клеммах. Примечание. Вы также можете использовать скрепки.
- Поместите резиновую ленту вокруг батареи вдоль, чтобы удерживать английские булавки на месте.
- Убедитесь, что круглые концы английской булавки совмещены друг с другом, чтобы проволока могла проходить через отверстия равномерно.
- Отрежьте шестидюймовый кусок магнитной проволоки и сформируйте из него круг (около шести петель) диаметром примерно полдюйма.
- Отрежьте два двухдюймовых куска проволоки для «хвостов».
- Соскоблите эмаль (покрытие) магнитного провода с верхней части «хвостов», чтобы обнажить медный провод внутри. Оставьте эмаль на нижней части проволоки.
- Прикрепите каждый оголенный кусок проволоки к любой стороне круга магнитной проволоки.
- Вставьте хвостики части магнитного круга в маленький кружок на конце английской булавки, прикрепленной к батарее.
- Прикрепите небольшой игрушечный пропеллер к одному концу конца проволоки.
- Поместите блочный магнит рядом с батареей. Расположите батарею так, чтобы провод магнита находился над стержневым магнитом. Пропеллер должен вращаться по кругу.
Примечания к эксперименту
Две вещи могут пойти не так с этим экспериментом, если он не настроен правильно:
- Если дети не соскоблят около 50 процентов «хвостов» каждого магнитного провода, то электричество не будет течь по проводам, и пропеллер не будет вращаться.
- С другой стороны, если дети соскоблят слишком много эмали провода магнита, катушка провода повернется только наполовину и попытается повернуться назад, в конечном итоге застряв.
Основы электромагнетизма
Электромагнетизм описывает связь между электричеством и магнетизмом. Когда электрический ток течет по проводу, он создает электромагнитное поле вокруг провода. Электромагнитное поле существует только вокруг провода, когда по проводу течет электричество. Если что-то остановит поток электричества, прекратится и электромагнитное поле.
Что происходит
Когда вы помещаете «хвосты» петли магнитной проволоки через концы английской булавки, вы создаете цепь. Поскольку теперь по «цепи» течет электричество, вокруг провода создается электромагнитное поле. Электромагнитное поле реагирует на магнитное поле блочного магнита, заставляя проволочную катушку вращаться. Проволочная катушка делает пол-оборота, потому что на нее действуют два поля. Когда провод завершает свой поворот на 180 градусов, он останавливается, потому что электричество перестало течь, когда он ударил по проводу, все еще покрытому эмалью. Катушка с проволокой все равно завершит оборот, потому что накопленная кинетическая энергия проволоки позволит снова продолжить поток электричества. Шаблон будет непрерывно повторяться снова и снова.
Вариации
Если детям этот эксперимент покажется увлекательным, вы можете предложить им попробовать два дополнительных варианта:
- Попросите детей добавить второй магнитный блок над проволочной катушкой, чтобы посмотреть, что происходит с проволочной катушкой. Становится ли он быстрее или медленнее?
- Вы также можете снять аккумулятор и присоединить концы магнитного провода к светодиодной лампочке. Поместите пропеллер по ветру и посмотрите, что произойдет со светодиодной лампочкой.
Да будет сила
Электромагнетизм является важной научной концепцией для понимания. Он используется во многих электрических приборах для создания желаемых магнитных полей. Например, вы найдете электромагниты в научном и медицинском оборудовании, таком как аппараты магнитно-резонансной томографии (МРТ) и ускорители частиц. Этот простой эксперимент — лишь один из примеров того, как люди могут использовать силу электричества и магнетизма.