Un cuenco pequeño que muestra la fuerza de Lorentz: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Hemos creado una configuración simple en la que se puede visualizar la fuerza de Lorentz. Al dejar correr una corriente a través de una mezcla de agua con bicarbonato de sodio y colocar un imán debajo de esta mezcla, el fluido hará un movimiento giratorio alrededor de los electrodos.

Un término importante utilizado en este instructivo es un electrodo. Este es un material conductor (generalmente un metal) que permite que la corriente fluya de una determinada sustancia a otra. En este caso, los electrodos permiten que la corriente fluya de un cable a un fluido y de nuevo a un cable.

Paso 1: Materiales y herramientas

Se necesitan los siguientes materiales y herramientas para esta configuración:

• Adaptador de 12 V con cable de alimentación CC. Tenga en cuenta que el cable de alimentación se cortará.
• Cable de 30 cm *. Esto se utilizará para fabricar electrodos, por lo que dos piezas de cobre, aluminio, grafito, platino, etc. también serían suficientes. Además, el cobre se oxidará, por lo que sería deseable tener una longitud de cable adicional para fabricar varios electrodos.
• Un imán en forma de disco. Hemos utilizado uno con un diámetro de 2 cm.
• Un tazón de vidrio pequeño. Hemos utilizado un cuenco cuadrado de 10 cm X 10 cm.
• Papel cartón (unos 15 cm ^ 2).
• Pegamento.
• Pieza de madera de 20 cm X 15 cm como base.
• 1,5 g de bicarbonato de sodio *.
• 100 ml de agua *.
• Comida colorida.

* Esta es la cantidad necesaria para demostrar al menos una vez.

Se necesitan las siguientes herramientas para esta configuración:

• Pelacables. Aunque un cuchillo Stanley también funcionaría.
• Alicates de punta redonda
• Cuchara (para revolver el agua).

Paso 2: cableado y electrodos

Comience usando el pelacables o un cuchillo stanley para pelar los extremos del cable de alimentación de CC para el adaptador como se muestra en la primera imagen a la derecha.

Luego, pele todo el cable de 30 cm para que quede un alambre de cobre. Usando los alicates, la mitad del alambre de cobre. Ahora le daremos forma a esto para que se convierta en un electrodo efectivo. Con los alicates, doble un extremo del alambre de cobre en un remolino y forme el otro extremo en un 'gancho' para que el electrodo pueda asentarse en el borde del recipiente como se muestra en la segunda imagen de la derecha. Haga esto también para la segunda mitad del cable. Coloque los electrodos en el borde del recipiente (uno frente al otro) y presiónelos contra los lados del recipiente como se muestra en la tercera imagen de la derecha. Asegúrese de que la parte en espiral de los electrodos esté a unos 2 cm de distancia entre sí. Cambie la forma de los electrodos según sea necesario y corte el cable sobrante.

Para terminar los electrodos, tome los extremos pelados del cable de alimentación de CC y ate cada extremo pelado alrededor del gancho de un electrodo.

Paso 3: plataforma del tazón

Para este experimento, se debe colocar un imán debajo del recipiente. Para facilitar esta colocación hemos realizado una plataforma para el cuenco junto con una herramienta para empujar el imán.

Para hacer la plataforma, corte un cuadrado de 4 x 4 cm del cartón. Recorta cuadrados más pequeños de 1 X 1 cm y crea 4 pilas de pequeños cuadrados de cartón para crear las patas de la plataforma. El número de cuadrados más pequeños necesarios depende de la altura del imán. Asegúrese de que la plataforma esté un poco más alta que el imán, de modo que el imán pueda deslizarse fácilmente por debajo. Pega los pequeños cuadrados de cartón y pégalos en las esquinas de la plataforma como se muestra en la primera imagen de la derecha.

Para hacer la herramienta deslizante magnética, corte una tira de 2 x 7,5 cm del cartón. Desde un extremo, corte un semicírculo con un diámetro de aproximadamente 2 cm. El imán debe caber fácilmente en este extremo de la tira de cartón como se muestra en la segunda imagen de la derecha.

Por último, corta dos tiras de 12 X 1 cm y una tira de 4 X 1 cm. Estas tiras actuarán como "valla" para el imán y su deslizador. Pegue todos los componentes de cartón, excepto el control deslizante, en la pieza de madera como se muestra en la imagen de la izquierda.

Paso 4: realización del experimento

Vierta el agua en el recipiente y colóquelo sobre la plataforma de cartón. Deslice el imán debajo del recipiente y conecte el cable de alimentación de CC al adaptador. Si comienzan a formarse burbujas alrededor de uno de los electrodos, significa que hay corriente a través de los cables, como se muestra en la imagen de la izquierda. Agregue el bicarbonato de sodio y revuelva si es necesario para que el bicarbonato de sodio se disuelva más rápido. Probablemente podrá ver que el bicarbonato de sodio está girando alrededor de los electrodos. Agregue un poco de colorante para alimentos al agua para que estos movimientos giratorios se vuelvan más visibles, como se muestra en la imagen de la derecha. Ahora ha mostrado el funcionamiento de la fuerza de Lorentz en un pequeño y sencillo experimento.

Nota: Uno de los electrodos de cobre se degradará y el color de su superficie se volverá turquesa, mientras que el otro electrodo se volverá negro. Si desea realizar este experimento varias veces o durante períodos de tiempo más prolongados, se recomienda hacer varios electrodos de cobre con anticipación. En su lugar, se podrían usar electrodos de grafito o platino, ya que estos materiales no se degradarán.