Eine kleine Schüssel, die die Lorentzkraft präsentiert - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Wir haben einen einfachen Aufbau erstellt, in dem die Lorentzkraft visualisiert werden kann. Indem man einen Strom durch eine Wasser-Natron-Mischung fließen lässt und einen Magneten unter diese Mischung legt, macht die Flüssigkeit eine rotierende Bewegung um die Elektroden.

Ein wichtiger Begriff, der in diesem anweisbaren verwendet wird, ist eine Elektrode. Dies ist ein leitfähiges Material (normalerweise ein Metall), das den Stromfluss von einer bestimmten Substanz zu einer anderen ermöglicht. In diesem Fall ermöglichen die Elektroden den Stromfluss von einem Draht in eine Flüssigkeit und wieder in einen Draht.

Schritt 1: Materialien und Werkzeuge

Für diesen Aufbau werden folgende Materialien und Werkzeuge benötigt:

• 12-V-Adapter mit Gleichstromkabel. Beachten Sie, dass das Netzkabel aufgeschnitten wird.
• 30 cm Kabel*. Daraus werden Elektroden hergestellt, so dass auch zwei Stück Kupfer, Aluminium, Graphit, Platin usw. ausreichen würden. Außerdem rostet das Kupfer weg, so dass eine zusätzliche Kabellänge wünschenswert sein könnte, um mehrere Elektroden herzustellen.
• Ein scheibenförmiger Magnet. Wir haben einen mit einem Durchmesser von 2 cm verwendet.
• Eine kleine Glasschüssel. Wir haben eine quadratische Schüssel von 10 cm x 10 cm verwendet.
• Kartonpapier (ca. 15 cm^2).
• Kleber.
• 20 cm x 15 cm Holzstück als Basis.
• 1,5 g Backpulver*.
• 100ml Wasser*.
• Lebensmittelfarbe.

* Dies ist der Betrag, der mindestens einmal demonstriert werden muss.

Die folgenden Werkzeuge werden für diese Einrichtung benötigt:

• Abisolierzange. Obwohl ein Stanley-Messer auch funktionieren würde.
• Spitzzange
• Löffel (um das Wasser zu rühren).

Schritt 2: Verdrahtung und Elektroden

Beginnen Sie mit der Abisolierzange oder dem Stanley-Messer, um die Enden des Gleichstromkabels für den Adapter abzuisolieren, wie auf dem ersten Bild rechts gezeigt.

Dann das gesamte 30 cm lange Kabel abisolieren, sodass ein Kupferdraht übrig bleibt. Mit der Zange die Hälfte des Kupferdrahts. Wir werden diese nun so formen, dass sie zu einer effektiven Elektrode wird. Biegen Sie mit der Zange ein Ende des Kupferdrahts zu einem Wirbel und formen Sie das andere Ende zu einem "Haken", damit die Elektrode auf dem Rand der Schüssel sitzen kann, wie im zweiten Bild rechts gezeigt. Tun Sie dies auch für die zweite Hälfte des Drahtes. Legen Sie die Elektroden auf den Schalenrand (gegenübereinander) und drücken Sie sie wie im dritten Bild rechts gezeigt gegen die Schalenwände. Achten Sie darauf, dass der verwirbelte Teil der Elektroden etwa 2 cm voneinander entfernt ist. Die Elektroden nach Bedarf umformen und überschüssigen Draht abschneiden.

Um die Elektroden fertigzustellen, nehmen Sie die abisolierten Enden des Gleichstromkabels und binden Sie jedes abisolierte Ende um den Haken einer Elektrode.

Schritt 3: Schüsselplattform

Für dieses Experiment muss ein Magnet unter die Schüssel gelegt werden. Um diese Platzierung zu erleichtern, haben wir eine Plattform für die Schüssel zusammen mit einem Werkzeug zum Drücken des Magneten hergestellt.

Um die Plattform zu machen, schneiden Sie ein 4 x 4 cm großes Quadrat aus dem Karton. Schneiden Sie kleinere Quadrate von 1 x 1 cm aus und erstellen Sie 4 Stapel winziger Pappquadrate, um die Beine der Plattform zu bilden. Die Anzahl der benötigten kleineren Quadrate hängt von der Höhe des Magneten ab. Achten Sie darauf, dass die Plattform etwas höher als der Magnet ist, damit der Magnet leicht darunter gleiten kann. Kleben Sie die kleinen Pappquadrate zusammen und kleben Sie sie an die Ecken der Plattform, wie auf dem ersten Bild rechts gezeigt.

Um das Magnetschieberwerkzeug herzustellen, schneiden Sie einen 2 x 7,5 cm großen Streifen aus dem Karton aus. Von einem Ende einen Halbkreis mit einem Durchmesser von ca. 2 cm abschneiden. Der Magnet sollte leicht in dieses Ende des Kartonstreifens passen, wie auf dem zweiten Bild rechts gezeigt.

Zuletzt schneiden Sie zwei Streifen von 12 x 1 cm und einen Streifen von 4 x 1 cm. Diese Streifen dienen als „Zaun“für den Magneten und seinen Schieber. Kleben Sie alle Kartonteile, außer dem Schieber, auf das Holzstück, wie im linken Bild gezeigt.

Schritt 4: Durchführung des Experiments

Gießen Sie das Wasser in die Schüssel und stellen Sie diese auf die Kartonplattform. Schieben Sie den Magneten unter die Schüssel und schließen Sie das Gleichstromkabel an den Adapter an. Wenn sich um eine der Elektroden Blasen zu bilden beginnen, bedeutet dies, dass Strom durch die Drähte fließt, wie im linken Bild gezeigt. Fügen Sie das Backpulver hinzu und rühren Sie es bei Bedarf um, damit sich das Backpulver schneller auflöst. Sie werden wahrscheinlich sehen können, dass sich das Backpulver um die Elektroden dreht. Fügen Sie dem Wasser etwas Lebensmittelfarbe hinzu, damit diese rotierenden Bewegungen besser sichtbar werden, wie im Bild rechts gezeigt. Sie haben nun die Wirkungsweise der Lorentzkraft in einem kleinen, einfachen Experiment gezeigt.

Hinweis: Eine der Kupferelektroden wird abgebaut und ihre Oberflächenfarbe wird türkis, während die andere Elektrode schwarz wird. Wenn Sie dieses Experiment mehrmals oder über einen längeren Zeitraum durchführen möchten, empfiehlt es sich, vorab mehrere Kupferelektroden herzustellen. Stattdessen könnten Graphit- oder Platinelektroden verwendet werden, da sich diese Materialien nicht zersetzen.