電磁鐵 | 動手做一塊磁鐵

2021-01-15 少兒信息學競賽
前言

同學們又結束了一周的學習生活,今天是周末,我們做個科學實驗來放鬆一下。

今天我們要做一個有趣的物理實驗。

大家一定都玩過磁鐵,磁鐵可以吸起各種鐵質的小物體,我們今天的實驗就是親手製作一塊磁鐵。

實驗材料

實驗材料


這次實驗用到的銅線可以是從變壓器裡拆出來的漆包線,注意線的外面要有絕緣層。

實驗過程

通過以上步驟,一個電磁鐵 electromagnet 就完成了,是不是很簡單。

實驗結果

在電源沒有接通時,這就是一根纏著銅絲的普通螺栓,當然不會像磁鐵一樣能吸起小的物體。

當我們接通電源時,神奇的情況出現了:螺栓仿佛搖身變成了磁鐵,可以輕鬆的把小的螺絲釘吸起來。此時的螺栓就變成了電磁鐵。

我們來看下 Vicky 的製作過程和實驗結果:

實驗過程演示

實驗原理

這個實驗的原理來自於物理領域的電磁學,電和磁可以互相轉化。

當直流電通過導體時會產生磁場,而通過螺線管狀的導體時會產生類似棒狀磁鐵的磁場。

在螺線管的中心加入一磁性物質則此磁性物質會被磁化而達到加強磁場的效果。

—— Wikipedia

當電流接通後,螺旋管內因電流而產生了棒狀的磁場,從而磁化了中間的鐵質螺栓,使螺栓產生了磁性。


電磁鐵原理


當電流斷開後,螺栓的磁性消失,變回普通的鐵,這就是電磁鐵的原理。

對應而言,我們普通的磁鐵一般就成為永磁體,它們可以長期具備磁性,而電磁鐵就屬於非永久性磁體

在生活中,電磁鐵在多種領域裡也發揮著作用,一個比較常見的應用就是電磁起重機,通電後會產生巨大的磁力,吸起廢鐵。

電磁起重機

而大家都聽說過的磁懸浮列車,也是應用了電磁學的基本原理。

上海磁懸浮列車

在軍事領域,應用電磁理論可以研製出威力巨大的電磁炮。

尾聲

為了演示電磁鐵的應用場景,我們借用了 Rocky 的一輛起重機,為它配置了電磁鐵,使它變成了電磁起重機。

在實驗的最後,我們製作了一個演示垃圾分類的定格動畫。

加裝了電磁鐵的起重機


 一堆「垃圾」


垃圾箱


垃圾分類


定格動畫


未生鏽的鐵有很高的回收價值,應該放到「可回收」垃圾箱。

今天的實驗完成了,快來試一下吧~



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