Wirbelstromschaukel - Gunook

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

Wenn sich eine leitende Platte durch ein Magnetfeld bewegt, ändert sich ihr Fluss (der vom Magnetfeld beeinflusste Bereich der Platte). Dadurch wird ein Wirbelstrom induziert, der wiederum in Kombination mit dem Magnetfeld die Lorentzkraft zum Leben erweckt. Diese Kraft ist der Richtung der Platte entgegengesetzt und bremst sie dadurch ab.

Dies lässt sich anhand eines Pendels demonstrieren, das eine leitende Platte schwingt. Um die Wirkung des Bremsens zu sehen, ist es wichtig, ein glattes Pendel zu konstruieren. Das freie Schwingen kann mit einem Schwingen verglichen werden, das einem Magnetfeld ausgesetzt ist, um den Effekt zu demonstrieren.

Lieferungen

• Tie-Raps
• Farbmischer-Stick
• nicht magnetische Metallplatte, 5cm x 5cm (1x)
• Seil
• Klebeband
• Stanley Messer
• Kleine Gewichte, <10g
• Retortenständer, Klemmen
• Marker

Schritt 1: Bau des Pendels

Durch die Verwendung von LEGO Technics Teilen wie Rädern und Antriebswellen (siehe Bilder) schaffen Sie ein Setup, bei dem sich das Rad frei um seine Achse drehen kann. Es funktioniert auch, das Rad auf der Antriebswelle festzuhalten und die Welle zu drehen, aber dies ist anfälliger für Reibung, die das Schwingen verlangsamt.

Verwenden Sie Heißkleber, um ein kurzes Holzbrett am LEGO-Rad zu befestigen. Die Verwendung eines Bretts bietet einen Schwung mit geringer Abweichung. Versuchen Sie also, Holzstöcke zu vermeiden. Die Länge der Diele ist frei wählbar, eine längere Diele schwingt länger, erfordert aber einen größeren Aufbau. Ein Mindestabstand von 15 cm wird empfohlen, um ein starkes Bremsen zu bemerken, da sonst die Schwungzeit zu kurz ist.

Verwenden Sie Klebeband, um die Aluminiumplatte an der Diele zu befestigen. Verwenden Sie keinen Heißkleber, da dieser Schritt einige Iterationen erfordert und das Klebeband leicht zu entfernen ist.

Schritt 2: Aufhängen des Pendels

Stellen Sie die Schaukel mit dem Retortenständer in Kombination mit den Klemmen auf die richtige Höhe, damit die Platte beim Schwenken nicht den Ständer berührt, sondern niedrig genug ist, um zwischen den Magneten zu schwingen. Überprüfen Sie mit einer Wasserwaage, dass die Achse, auf der sich das Rad dreht, horizontal ist. Verwenden Sie ein Stück Seil, um die Klemmen zu stützen, wenn sie nicht perfekt horizontal sind. Am besten klemmt man das Seil zwischen zwei Spanngurte und hängt dann die Klemme mit dem Seil auf. (Siehe Bild). Zusätzliche Lego-Stücke können verwendet werden, um das Pendel auf dem Ständer zu stabilisieren. Die Idee ist, einen perfekten Schwung mit geringer bis null Abweichung zu erzielen.

Schritt 3: Positionierung der Magnete

Platzieren Sie die Magnete in Ruhestellung des Pendels, auf Schwingbahn, so, dass sie das Pendel beim Schwingen nicht blockieren. Der Punkt ist, dass das Pendel zwischen dem Spalt, den die beiden Magnete erzeugen, frei schwingen kann. Indem Sie kleine Bretter und Heißkleber verwenden, um ein Tal zu schaffen, das die Magnete halten kann. Verwenden Sie dann Klebeband, um die Magnete im "Tal" zu befestigen, damit die Magnete bei Bedarf leicht neu positioniert werden können.

Um die maximale Wirkung zu erzielen, stellen Sie sicher, dass der Abstand zwischen den beiden Magneten minimal ist, aber ohne die Platte zu berühren, wenn sie zwischen ihnen schwingt. Um den gewünschten Abstand zwischen den beiden Magneten zu erreichen, kann jedes Material verwendet werden (hier wird Gummi verwendet). Seien Sie vorsichtig, wenn Sie die Magnete nah zusammenbringen, da sie sehr stark sind

Achten Sie darauf, dass sich die richtigen Pole der Magnete gegenüberliegen, damit sie sich anziehen. Wenn sich Nord- und Südpol gegenüberliegen, stoßen sich die Magnete gegenseitig ab und die Magnetkraft wird viel schwächer.

Passen Sie bei Bedarf die Höhe des Pendels an, damit die Platte von den beiden Magneten abgedeckt wird. Dies kann durch Festklemmen des Drehpunktes des Pendels auf einer anderen Höhe erfolgen.

Schritt 4: Kalibrieren des Setups

Um die Wirkung der Wirbelströme auf der Aluminiumplatte zeigen zu können, lassen Sie das Pendel frei schwingen, ohne es dem Magnetfeld auszusetzen. Bringen Sie nun das Magnettal zum Ständer und legen Sie das Pendel zwischen die Magnete und lassen Sie es schwingen. Hoffentlich werden Sie sehen, wie sich der Schwung verlangsamt, wenn er sich durch die Magnete bewegt. Wenn Sie besonders starke Magnete verwenden, kann er während des ersten Durchgangs vollständig zum Stillstand kommen.