Byg en simpel elektromagnet til at demonstrere elektromagnetiske felter

Af Chris Deziel, Opdateret 24. marts 2022

Oplev, hvordan elektricitet og magnetisme flettes sammen ved at konstruere en grundlæggende elektromagnet. Dette praktiske eksperiment giver dig mulighed for at sammenligne det magnetiske felt, der produceres af en strømførende spole, med det fra en permanent magnet, hvilket understreger enheden af ​​elektromagnetiske fænomener. Vejledningen understreger sikkerheden:Brug en modstand til at begrænse strømmen og forhindre overophedning, og afbryd altid kredsløbet, når du er færdig.

Trin 1:Rul tråden op

Vikl en længde af isoleret 22-gauge kobbertråd stramt omkring en 6-tommers jernbolt eller søm. Sigt efter så mange drejninger, som kernen tillader – for tynd en ledning risikerer at blive overophedet, for tyk begrænser antallet af drejninger.

Trin 2:Tilslut til strøm

Afisoler ledningsenderne med en kniv, og fastgør den ene ende til pluspolen på et D-cellebatteri ved hjælp af elektrisk tape. Placer et stykke jernspåner på et bord, læg bolten over dem, og rør den anden ledningsende til batteriets negative pol. Observer, at spånerne danner et mønster, og fjern derefter forbindelsen for at undgå overophedning.

Trin 3:Test en permanent magnet

Hold en stangmagnet i kort afstand fra bolten, så der ikke er nogen tiltrækning eller frastødning, og berør derefter ledningen til batteriterminalen igen. Læg mærke til, hvordan magneten reagerer.

Trin 4:Tilføj en modstand

Sæt en 30 ohm modstand i serie med spolen:Forbind den frie ledningsende til modstanden og den anden side af modstanden til batteriet. Dette begrænser strømstyrken, forhindrer varmeopbygning og gør det muligt for elektromagneten at forblive sikker.

Trin 5:Sammenlign feltmønstre

Placer den elektriske elektromagnet over spånerne, optag det resulterende mønster, udskift det derefter med stangmagneten og sammenlign. Mønstrene skulle være næsten identiske, hvilket bekræfter, at begge er elektromagnetiske felter. Små forskelle afspejler hver kildes relative styrker.

Trin 6:Udforsk polaritet

Placer stangmagneten tæt på elektromagneten for at føle tiltrækning. Drej magneten 180°, så dens poler modsætter sig og føler frastødelse. Dette viser, at begge felter har en særskilt nord- og sydpol.

Ting påkrævet

• 22-gauge isoleret kobbertråd
• 6-tommer jernbolt eller søm
• Kniv (til afisolering af tråd)
• D-cellebatteri
• Elektrisk tape
• Jernspån
• Søjlemagnet
• 30 ohm modstand

TL;DR (for lang; læste ikke)

Skift 30-ohm-modstanden ud med en 100-ohm-modstand for mærkbart at svække interaktionen mellem magneten og elektromagneten. Reduktion af spolens drejninger eller brug af et paprør som kerne mindsker også feltstyrken.

Advarsel

Afbryd altid ledningerne fra batteriet, når dine eksperimenter er afsluttet. Selv ved lav spænding skal du undgå at røre blottede terminaler eller blottede ledningsender, mens kredsløbet er strømførende. Hvis du opdager røg, skal du tage batteriet ud og lade ledningerne køle af, før du genoptager.