Byg en elektromagnetisk kran
På genbrugspladser løfter kraner jernskrot med elektromagneter og slipper det igen, når strømmen slukkes. Eleverne bygger deres egen elektromagnet af et søm og kobbertråd og optimerer den, så den kan løfte flest mulige papirclips. Til sidst skal den sortere jern fra aluminium.
Hvordan kan vi gøre vores elektromagnet så stærk som mulig?
Det skal I bruge
| Vare | Varenr. | Antal og formål |
|---|---|---|
| Jernsøm 100 mm | 290030 | 1 pr. gruppe |
| Kobbertråd 0,5 mm, isoleret | 311010 | Ca. 3 m pr. gruppe |
| Batteri 4,5 V | 313009 | 1 pr. gruppe |
| Krokodilleklemmer (50 stk.) | 310000 | 2 pr. gruppe |
| Papirclips | 309590 | Til at teste løfteevne |
| Minikompas Ø 20 mm (10 stk.) | 320230 | Til at se magnetfeltet |
| Strøm- og spændingssensor, trådløs (PASCO PS-4254) | PS-4254 | Til at måle strømmen |
| Magnetfeltsensor, trådløs | PS-3221 | Til at måle feltstyrken |
Andet udstyr: aluminiumsdåser eller -folie klippet i stykker; pap, snor og blyanter til kranen; evt. trykknap eller afbryder.
Sikkerhed
Kobbertråden bliver varm, fordi batteriet næsten kortsluttes. Afbryd strømmen mellem forsøgene og hold kun kredsløbet sluttet i få sekunder ad gangen.
Sådan gør I
- Skrab isoleringen af de sidste 2 cm i hver ende af kobbertråden.
- Vikl 20 vindinger tæt om sømmet og forbind trådens ender til batteriet med krokodilleklemmer.
- Hold sømmet over en bunke papirclips og tæl, hvor mange det kan løfte. Afbryd strømmen.
- Vikl 20 vindinger mere og test igen. Fortsæt op til 100 vindinger.
- Tegn en graf over antal clips som funktion af antal vindinger.
- Byg en kran af pap og snor med jeres bedste elektromagnet og lad den sortere en blanding af jernclips og aluminiumsstykker.
Med PASCO-sensor
Med den trådløse strøm- og spændingssensor PS-4254 kan eleverne se, at strømmen falder lidt, når der kommer flere vindinger, fordi tråden bliver længere. Den trådløse magnetfeltsensor PS-3221 kan måle feltstyrken ved sømmets spids, så eleverne får et tal i stedet for antal clips.
Hvad sker der?
Når der løber strøm i en ledning, dannes der et magnetfelt omkring den. Vikles ledningen som en spole, lægges felterne fra hver vinding sammen.
Jernsømmet i midten bliver magnetiseret af spolens felt og forstærker det mange gange. Flere vindinger og mere strøm giver en stærkere magnet. Når strømmen slukkes, forsvinder det meste af magnetismen igen.
Spørgsmål til eftertanke
- Hvordan ændrede løfteevnen sig med antallet af vindinger?
- Hvad sker der uden jernsøm i spolen?
- Hvorfor kan kranen ikke løfte aluminium?
- Hvorfor er en elektromagnet bedre end en almindelig magnet til en skrotkran?
Til læreren
Antallet af clips stiger med vindingerne, men ikke helt lineært, fordi strømmen falder lidt med længere tråd. Sømmet kan beholde lidt magnetisme bagefter, så nogle clips bliver hængende.
Differentiering: Designopgaven kan gøres åben, så grupperne selv vælger, hvad de vil ændre. Ældre elever kan arbejde med variabelkontrol og ændre én ting ad gangen.
Vejledningen er udarbejdet af LabDidakt. Læreren skal altid selv vurdere sikkerheden ved forsøget i sin klasse og følge skolens retningslinjer og sikkerhedsdatabladene for de kemikalier, der bruges.
