Una piccola ciotola che mostra la forza di Lorentz: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Abbiamo creato un semplice set-up in cui è possibile visualizzare la forza di Lorentz. Lasciando scorrere una corrente attraverso un'acqua con una miscela di bicarbonato di sodio e posizionando un magnete sotto questa miscela, il fluido farà un movimento rotatorio attorno agli elettrodi.

Un termine importante usato in questo istruibile è un elettrodo. Questo è un materiale conduttore (di solito un metallo) che consente alla corrente di fluire da una certa sostanza a un'altra. In questo caso gli elettrodi consentono alla corrente di fluire da un filo in un fluido e di nuovo in un filo.

Passaggio 1: materiali e strumenti

Per questa configurazione sono necessari i seguenti materiali e strumenti:

• Adattatore da 12 V con cavo di alimentazione CC. Notare che il cavo di alimentazione verrà tagliato.
• Cavo da 30 cm*. Questo servirà per fare gli elettrodi, quindi basterebbero anche due pezzi di rame, alluminio, grafite, platino, ecc. Inoltre, il rame si arrugginirà, quindi potrebbe essere desiderabile avere una lunghezza del cavo extra per realizzare più elettrodi.
• Un magnete a forma di disco. Ne abbiamo usato uno con un diametro di 2 cm.
• Una piccola ciotola di vetro. Abbiamo usato una ciotola quadrata di 10 cm X 10 cm.
• Carta cartone (circa 15 cm^2).
• Colla.
• Pezzo di legno di 20 cm X 15 cm come base.
• 1,5 g di bicarbonato di sodio*.
• 100 ml di acqua*.
• Colorante alimentare.

* Questo è l'importo necessario per dimostrare almeno una volta.

Per questa configurazione sono necessari i seguenti strumenti:

• Spelafili. Anche se andrebbe bene anche un coltello Stanley.
• Pinze a becco toro
• Cucchiaio (per mescolare l'acqua).

Passaggio 2: cablaggio ed elettrodi

Inizia usando la spellafili o il coltello Stanley per spellare le estremità del cavo di alimentazione CC per l'adattatore come mostrato nella prima immagine a destra.

Quindi, spelare l'intero cavo di 30 cm in modo da rimanere con un filo di rame. Usando le pinze, metà del filo di rame. Ora lo modelleremo in modo che diventi un elettrodo efficace. Usando le pinze, piega un'estremità del filo di rame in un vortice e modella l'altra estremità in un "gancio" in modo che l'elettrodo possa sedersi sul bordo della ciotola come mostrato nella seconda immagine a destra. Fallo anche per la seconda metà del filo. Posizionare gli elettrodi sul bordo della ciotola (uno di fronte all'altro) e premerli contro i lati della ciotola come mostrato nella terza immagine a destra. Assicurarsi che la parte vorticosa degli elettrodi si trovi a circa 2 cm di distanza l'una dall'altra. Rimodellare gli elettrodi secondo necessità e tagliare il filo in eccesso.

Per finire gli elettrodi, prendi le estremità spellate del cavo di alimentazione CC e lega ciascuna estremità spellata attorno al gancio di un elettrodo.

Passaggio 3: piattaforma della ciotola

Per questo esperimento, è necessario posizionare un magnete sotto la ciotola. Per facilitare questo posizionamento abbiamo realizzato una piattaforma per la ciotola insieme a uno strumento per spingere il magnete.

Per realizzare la piattaforma, ritaglia dal cartone un quadrato di 4 X 4 cm. Ritagliare quadrati più piccoli di 1 X 1 cm e creare 4 pile di piccoli quadrati di cartone per creare le gambe della piattaforma. Il numero di quadrati più piccoli necessari dipende dall'altezza del magnete. Assicurati che la piattaforma sia leggermente più alta del magnete, in modo che il magnete possa scivolare facilmente sotto di essa. Incolla insieme i piccoli quadrati di cartone e incollali agli angoli della piattaforma come mostrato nella prima immagine a destra.

Per realizzare lo strumento cursore magnetico, ritaglia una striscia di 2 X 7,5 cm dal cartone. Da un'estremità tagliare un semicerchio del diametro di circa 2 cm. Il magnete dovrebbe adattarsi facilmente a questa estremità della striscia di cartone come mostrato nella seconda immagine a destra.

Infine, tagliare due strisce di 12 X 1 cm e una striscia di 4 X 1 cm. Queste strisce fungeranno da "recinzione" per il magnete e il suo cursore. Incolla tutti i componenti di cartone, tranne il cursore sul pezzo di legno come mostrato nell'immagine a sinistra.

Passaggio 4: eseguire l'esperimento

Versare l'acqua nella ciotola e posizionarla sulla piattaforma di cartone. Fai scorrere il magnete sotto la ciotola e collega il cavo di alimentazione CC all'adattatore. Se iniziano a formarsi bolle attorno a uno degli elettrodi, significa che la corrente scorre attraverso i fili come mostrato nell'immagine a sinistra. Aggiungi il bicarbonato di sodio e mescola se necessario per far sciogliere il bicarbonato più velocemente. Probabilmente sarai in grado di vedere che il bicarbonato di sodio sta ruotando attorno agli elettrodi. Aggiungi del colorante alimentare all'acqua in modo che questi movimenti rotatori diventino più visibili come mostrato nell'immagine a destra. Ora hai mostrato il funzionamento della forza di Lorentz in un piccolo e semplice esperimento.

Nota: uno degli elettrodi di rame si degraderà e il colore della sua superficie diventerà turchese, mentre l'altro elettrodo diventerà nero. Se si desidera eseguire questo esperimento più volte o per periodi di tempo più lunghi, si consiglia di realizzare in anticipo più elettrodi di rame. Si potrebbero invece utilizzare elettrodi di grafite o platino poiché questi materiali non si degradano.