وعاء صغير يعرض قوة لورنتز: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

لقد أنشأنا إعدادًا بسيطًا يمكن من خلاله تصور قوة لورنتز. عن طريق السماح للتيار بالمرور عبر الماء بخليط صودا الخبز ووضع مغناطيس أسفل هذا الخليط ، يقوم السائل بعمل حركة دائرية حول الأقطاب الكهربائية.

مصطلح مهم يستخدم في هذه التعليمات هو قطب كهربائي. هذه مادة موصلة (عادة معدن) تسمح للتيار بالتدفق من مادة معينة إلى أخرى. في هذه الحالة ، تسمح الأقطاب الكهربائية للتيار بالتدفق من السلك إلى السائل ثم إلى السلك مرة أخرى.

الخطوة 1: المواد والأدوات

المواد والأدوات التالية ضرورية لهذا الإعداد:

• محول 12 فولت مع كابل طاقة تيار مستمر. لاحظ أنه سيتم قطع كابل الطاقة مفتوحًا.
• كابل 30 سم *. سيتم استخدام هذا في صنع أقطاب كهربائية ، لذا ستكون قطعتان من النحاس والألمنيوم والجرافيت والبلاتين وما إلى ذلك كافية أيضًا. أيضًا ، سوف يصدأ النحاس ، لذلك قد يكون من المرغوب فيه الحصول على طول كابل إضافي لصنع أقطاب كهربائية متعددة.
• مغناطيس على شكل قرص. استخدمنا واحدًا قطره 2 سم.
• وعاء زجاجي صغير. استخدمنا وعاءًا مربعًا مقاس 10 سم × 10 سم.
• ورق كرتون (حوالي 15 سم ^ 2).
• صمغ.
• قطعة خشب مقاس 20 سم × 15 سم كقاعدة.
• 1.5 جرام من صودا الخبز *.
• 100 مل ماء *.
• تلوين الطعام.

* هذا هو المبلغ المطلوب للتوضيح مرة واحدة على الأقل.

الأدوات التالية مطلوبة لهذا الإعداد:

• متجرد الأسلاك. على الرغم من أن سكين ستانلي سيعمل أيضًا.
• كماشة أنف الثور
• ملعقة (لتقليب الماء).

الخطوة 2: الأسلاك والأقطاب الكهربائية

ابدأ باستخدام أداة تعرية الأسلاك أو سكين ستانلي لتجريد أطراف كبل طاقة التيار المستمر للمحول كما هو موضح في الصورة الأولى على اليمين.

بعد ذلك ، قم بفك الكابل بطول 30 سم بالكامل حتى يتبقى لك سلك نحاسي. باستخدام الزردية ، نصف السلك النحاسي. سنقوم الآن بتشكيل هذا بحيث يصبح قطبًا كهربيًا فعالاً. باستخدام الزردية ، ثني أحد طرفي السلك النحاسي في شكل دوامة وشكل الطرف الآخر في "خطاف" بحيث يمكن للقطب الكهربي أن يجلس على حافة الوعاء كما هو موضح في الصورة الثانية على اليمين. افعل ذلك للنصف الثاني من السلك أيضًا. ضع الأقطاب الكهربائية على حافة الوعاء (مقابل بعضها البعض) واضغط عليهم مقابل جوانب الوعاء كما هو موضح في الصورة الثالثة على اليمين. تأكد من أن الجزء الحلزوني من الأقطاب الكهربائية يبعد حوالي 2 سم عن بعضها البعض. أعد تشكيل الأقطاب الكهربائية حسب الحاجة وقطع أي أسلاك زائدة.

لإنهاء الأقطاب الكهربائية ، خذ الأطراف المجردة من كابل طاقة التيار المستمر واربط كل طرف مجردة حول خطاف أحد الأقطاب الكهربائية.

الخطوة 3: منصة الوعاء

لهذه التجربة ، يجب وضع مغناطيس تحت الوعاء. لتسهيل هذا الوضع ، قمنا بإنشاء منصة للوعاء مع أداة لدفع المغناطيس.

لعمل المنصة ، قم بقص مربع 4 × 4 سم من الورق المقوى. قم بقص المربعات الصغيرة بحجم 1 × 1 سم وقم بإنشاء 4 أكوام من مربعات الورق المقوى الصغيرة لإنشاء أرجل المنصة. يعتمد عدد المربعات الصغيرة المطلوبة على ارتفاع المغناطيس. تأكد من أن المنصة أعلى قليلاً من المغناطيس ، بحيث يمكن للمغناطيس أن ينزلق تحته بسهولة. الصق مربعات الورق المقوى الصغيرة معًا وألصقها بزوايا المنصة كما هو موضح في الصورة الأولى على اليمين.

لعمل أداة المغناطيس المنزلق ، قم بقص شريط مقاس 2 × 7.5 سم من الورق المقوى. من أحد الأطراف ، قم بقطع نصف دائرة بقطر حوالي 2 سم. يجب أن يتلاءم المغناطيس بسهولة مع هذا الطرف من شريط الكرتون كما هو موضح في الصورة الثانية على اليمين.

أخيرًا ، قم بقص شريحتين بحجم 12 × 1 سم وشريط 4 × 1 سم. ستعمل هذه الشرائط بمثابة "سياج" للمغناطيس ومنزلقه. ألصق جميع مكونات الورق المقوى بالغراء ، باستثناء شريط التمرير على قطعة الخشب كما هو موضح في الصورة اليسرى.

الخطوة 4: إجراء التجربة

صب الماء في الوعاء وضعه على منصة الكرتون. حرك المغناطيس أسفل الوعاء وقم بتوصيل كابل طاقة التيار المستمر بالمحول. إذا بدأت الفقاعات في التكون حول أحد الأقطاب الكهربائية ، فهذا يعني أن التيار يمر عبر الأسلاك كما هو موضح في الصورة اليسرى. أضف صودا الخبز وقلّب إذا لزم الأمر لجعل صودا الخبز تذوب بشكل أسرع. من المحتمل أن تكون قادرًا على رؤية أن صودا الخبز تدور حول الأقطاب الكهربائية. أضف بعض ألوان الطعام إلى الماء حتى تصبح هذه الحركات الدوارة أكثر وضوحًا كما هو موضح في الصورة على اليمين. لقد أظهرت الآن طريقة عمل قوة لورنتز في تجربة صغيرة وبسيطة.

ملحوظة: سوف يتحلل أحد الأقطاب النحاسية ويتحول لون سطحه إلى اللون الفيروزي ، بينما يتحول القطب الآخر إلى اللون الأسود. إذا كنت ترغب في إجراء هذه التجربة عدة مرات أو لفترات زمنية أطول ، فمن المستحسن عمل عدة أقطاب نحاسية مسبقًا. يمكن استخدام أقطاب الجرافيت أو البلاتين بدلاً من ذلك لأن هذه المواد لن تتحلل.