Un petit bol que mostra la força de Lorentz: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Hem creat una configuració senzilla en què es pot visualitzar la força de Lorentz. En deixar passar un corrent a través d’una aigua amb barreja de bicarbonat de sodi i col·locar un imant a sota d’aquesta barreja, el fluid farà un moviment de rotació al voltant dels elèctrodes.

Un terme important que s’utilitza en aquesta instrucció és un elèctrode. Es tracta d’un material conductor (generalment un metall) que permet que el corrent flueixi d’una determinada substància a una altra. En aquest cas, els elèctrodes permeten que el corrent flueixi des d’un cable cap a un fluid i cap a un altre.

Pas 1: materials i eines

Els següents materials i eines són necessaris per a aquesta configuració:

• Adaptador de 12 V amb un cable d'alimentació de CC. Tingueu en compte que el cable d'alimentació quedarà tallat.
• Cable de 30 cm *. S’utilitzarà per fabricar elèctrodes, de manera que també n’hi hauria prou amb dues peces de coure, alumini, grafit, platí, etc. A més, el coure s’oxidarà, de manera que es podria desitjar tenir una longitud de cable addicional per fer múltiples elèctrodes.
• Un imant en forma de disc. N'hem utilitzat un de 2 cm de diàmetre.
• Un petit bol de vidre. Hem utilitzat un bol quadrat de 10 cm X 10 cm.
• Paper de cartró (uns 15 cm ^ 2).
• Cola.
• Peça de fusta de 20 cm X 15 cm com a base.
• 1,5 g de bicarbonat de sodi *.
• 100 ml d’aigua *.
• Colorant alimentari.

* Aquesta és la quantitat necessària per demostrar almenys una vegada.

Les eines següents són necessàries per a aquesta configuració:

• Decapant de filferro. Tot i que un ganivet de Stanley també funcionaria.
• Alicates de nas de bou
• Cullera (per remoure l’aigua).

Pas 2: cablejat i elèctrodes

Comenceu utilitzant el separador de filferro o el ganivet de Stanley per despullar els extrems del cable d'alimentació de CC de l'adaptador, tal com es mostra a la primera imatge de la dreta.

Després, tira tot el cable de 30 cm de manera que et quedi un fil de coure. Mitjançant les alicates, la meitat del fil de coure. Ara donarem forma a això perquè es converteixi en un elèctrode eficaç. Amb les alicates, doblegueu un extrem del fil de coure en un remolí i formeu l’altre extrem en un “ganxo” de manera que l’elèctrode pugui asseure’s a la vora del bol, tal com es mostra a la segona imatge de la dreta. Feu-ho també durant la segona meitat del cable. Col·loqueu els elèctrodes a la vora del bol (enfrontats els uns dels altres) i premeu-los contra els laterals del bol, tal com es mostra a la tercera imatge de la dreta. Assegureu-vos que la part giratòria dels elèctrodes estigui separada uns 2 cm l’una de l’altra. Torneu a configurar els elèctrodes segons sigui necessari i talleu-ne l'excés de fil.

Per acabar els elèctrodes, agafeu els extrems pelats del cable d'alimentació de CC i lligueu cada extrem pelat al voltant del ganxo d'un elèctrode.

Pas 3: plataforma de bol

Per a aquest experiment, cal col·locar un imant sota el bol. Per facilitar aquesta col·locació, hem creat una plataforma per al bol juntament amb una eina per empènyer l'imant.

Per fer la plataforma, talla un quadrat de 4 X 4 cm del cartró. Retalleu quadrats més petits d’1 X 1 cm i creeu 4 piles de quadrats diminuts de cartró per crear les potes de la plataforma. El nombre de quadrats més petits necessaris depèn de l'alçada de l'imant. Assegureu-vos que la plataforma sigui una mica més alta que l’imant, de manera que l’imant pugui lliscar fàcilment per sota. Enganxeu els diminuts quadrats de cartró i enganxeu-los a les cantonades de la plataforma, tal com es mostra a la primera imatge de la dreta.

Per fabricar l'eina lliscant l'imant, retalleu una tira de 2 X 7,5 cm del cartró. Des d’un extrem, talla un semicercle d’un diàmetre d’uns 2 cm. L’imant hauria d’encaixar fàcilment en aquest extrem de la tira de cartró tal com es mostra a la segona imatge de la dreta.

Per últim, talleu dues tires de 12 X 1 cm i una tira de 4 X 1 cm. Aquestes tires actuaran com a "tanca" de l'imant i el seu lliscador. Enganxeu tots els components de cartró, excepte el lliscador sobre el tros de fusta, tal com es mostra a la imatge esquerra.

Pas 4: realització de l'experiment

Aboqueu l'aigua al bol i col·loqueu-la a la plataforma de cartró. Feu lliscar l'imant sota el bol i connecteu el cable d'alimentació de CC a l'adaptador. Si les bombolles comencen a formar-se al voltant d’un dels elèctrodes, vol dir que el corrent corre pels cables, tal com es mostra a la imatge esquerra. Afegiu el bicarbonat de sodi i remeneu si cal per fer que el bicarbonat de sodi es dissolgui més ràpidament. Probablement podreu veure que el bicarbonat de sodi gira al voltant dels elèctrodes. Afegiu una mica de colorant alimentari a l’aigua perquè aquests moviments de rotació siguin més visibles com es mostra a la imatge de la dreta. Ara heu mostrat el funcionament de la força de Lorentz en un petit experiment senzill.

Nota: Un dels elèctrodes de coure es degradarà i el seu color superficial es tornarà turquesa, mentre que l’altre elèctrode es tornarà negre. Si voleu realitzar aquest experiment diverses vegades o durant períodes de temps més llargs, es recomana fer diversos elèctrodes de coure per endavant. Es podrien utilitzar elèctrodes de grafit o de platí, ja que aquests materials no es degradaran.