Oscil·lació del corrent de Foucault: 4 passos

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

Quan una placa conductora es mou a través d’un camp magnètic, canvia el flux (àrea de la placa afectada pel camp magnètic). Això indueix un corrent de Foucault, que al seu torn en combinació amb el camp magnètic dóna vida a la força de Lorentz. Aquesta força és oposada a la direcció de la placa i, per tant, l’alenteix.

Això es pot demostrar mitjançant un pèndol que fa girar una placa conductora. Per veure l’efecte de la frenada és fonamental construir un pèndol suau. El swing lliure es pot comparar amb un swing sotmès a un camp magnètic per demostrar l'efecte.

Subministraments

• Tie-raps
• pal de mesclador de pintura
• placa metàl·lica no magnètica, 5cm x 5cm (1x)
• Corda
• Cinta adhesiva
• Ganivet Stanley
• Pesos petits, <10 g
• Suport de retorta, pinces
• Marcador

Pas 1: Construir el pèndol

Utilitzant peces de LEGO Technics, com ara rodes i eixos motrius (vegeu les imatges), creeu una configuració on la roda pugui girar lliurement al voltant del seu eix. Mantenir la roda fixa a l’eix motriu i fer girar l’eix també funciona, però això és més propens a la fricció que frenarà l’oscil·lació.

Feu servir cola calenta per fixar un tauló de fusta curt a la roda LEGO. L’ús d’un tauló ofereix un gronxador amb poca desviació, així que intenteu evitar l’ús de pals de fusta. La longitud del tauler és de lliure elecció, un tauler més llarg oscil·larà durant més temps, però requereix un muntatge més gran. Es recomana un mínim de 15 cm per notar qualsevol frenada significativa, en cas contrari, el temps de gir serà massa curt.

Feu servir cinta adhesiva per fixar la placa d’alumini a la planxa. No utilitzeu cola calenta perquè aquest pas requerirà una certa iteració i la cinta adhesiva és fàcil d’eliminar.

Pas 2: Penjar el pèndol

Utilitzant el suport de rèplica en combinació amb les pinces, poseu el gronxador a l’alçada adequada, de manera que la placa no toqui el suport quan giri, però sigui prou baixa per oscil·lar entre els imants. Comproveu amb un nivell que l’eix sobre el qual gira la roda sigui horitzontal. Utilitzeu un tros de corda per recolzar les pinces si no són perfectament horitzontals. La millor manera és intercalar la corda entre dos empats i després suspendre la pinça amb la corda. (Veure imatge). Es poden utilitzar peces addicionals de lego per estabilitzar el pèndol al suport. La idea és aconseguir un swing perfecte amb una desviació de zero a zero.

Pas 3: Posicionament dels imants

Col·loqueu els imants a la posició de repòs del pèndol, en el recorregut basculant, de manera que no bloquegin el pèndol quan es balanceja. La qüestió és que el pèndol pot oscil·lar lliurement entre la bretxa que creen els dos imants. Utilitzant taulons petits i cola calenta per crear una vall que pugui contenir els imants. A continuació, utilitzeu cinta adhesiva per fixar els imants a la "vall" per tal que sigui fàcil reposicionar els imants si cal.

Per aconseguir el màxim efecte, assegureu-vos que la distància entre els dos imants sigui mínima, però sense tocar la placa mentre gira entre ells. Es pot utilitzar qualsevol material per aconseguir la distància desitjada entre els dos imants (aquí s’utilitza goma). Aneu amb compte a l’hora d’apropar els imants, ja que són molt forts

Assegureu-vos que els pols correctes dels imants estiguin col·locats l’un davant de l’altre de manera que s’atraguin. Si els pols nord i sud estan oposats, els imants es repel·laran i la força magnètica serà molt més feble.

Si cal, ajusteu l’alçada del pèndol per tal de tenir la placa coberta pels dos imants. Això es pot fer fixant el punt de pivot del pèndol a una alçada diferent.

Pas 4: Calibració de la configuració

Per poder mostrar els efectes dels corrents de Foucault a la placa d'alumini, deixeu que el pèndol giri lliurement sense sotmetre'l al camp magnètic. Ara porteu la vall de l’imant al suport i col·loqueu el pèndol entre els imants i deixeu-lo balancejar. Amb sort, veureu que el swing es desaccelera a mesura que es mou pels imants, si utilitzeu imants particularment forts, es podria aturar completament durant la seva primera passada.