Gå til hovedindhold

Den elektromagnetiske fjeder

I undersøgelsen skal I bruge et batteri, en stak små stærke magneter og en kobbertråd til at bygge en simpel elektrisk motor - en slags evighedsmaskine.

Teknologi eller teknisk udstyr der bruges i forsøget

I forsøget benyttes en ledning der består af en kobbertråd isoleret med lak.

Kobber er et orangerødt metal med god ledeevne for strøm og varme. Kobber har været kendt i mindst 5.000 år. Kobbers bedste egenskab er, at det er en fremragende leder af både varme og elektrisk strøm. Derfor bruges det ofte til ledninger.

Kobber har den kemiske betegnelse Cu og er nummer 29 i det periodiske system.

Ledninger er analogt lavteknologisk udstyr.

Inspiration til variable du kan arbejde med i forsøget

  1. Undersøge hvad der sker hvis der er flere eller færre vindinger på fjederen?
  2. Undersøg om spolernes diameter har betydning?
  3. Undersøge om du kan registrere svingningerne med en magnetfeltmåler - og hvor langt du i så fald kan registrere svingningerne?
  4. Undersøge om trådens diameter har betydning?
  5. Undersøge om man kan bruge andre metaller end kobber til forsøget?
  6. Undersøge om forsøget virker bedre med en kraftigere magnet?
  7. Undersøge om forsøget virker på hovedet?

Vejledning til forsøget

VIGTIGT - læs dette sikkerhedsafsnit før du går i gang

I undersøgelsen skal der bruges et punktsug.

Selve tråden og batteriet kan blive varmt, så I skal ikke røre ved opstillingen med de bare
hænder, brug redskaber til at røre med. Hav knibtangen klar til at hive fjederen fri fra plus-
polen på batteriet, hvis den skulle sætte sig fast mens ledningen er tilsluttet.

Hav evt bomuldshandsker på for at mindske risikoen for at brænde fingrene på kobbertråden
hvis den kortsluttes for længe og dermed overophedes

I kan med fordel benytte et “dødt” batteri til at lave fjederen med, et ‘dødt’ batteri udvikler
ikke lige så meget varme ved kortslutning. 

Materialer du skal bruge

  1. Lak-isoleret kobbertråd, eller lignende. Vi har brugt tråd med Ø 0,5 mm.
  2. Et 1,5 V AA batteri
  3. En knibtang eller lignende til at klippe tråd over med (og til at hive fjederen fri ved kortslutning)
  4. Neodymiummagneter
  5. Evt en lighter eller et stearinlys
  6. Punktsug
  7. Evt. handsker eller lign.

Aktivitetsvejledning

  1. Klip et stykke lak-isoleret kobbertråd af, i ca. 40 cm længde
  2. Vikl tråden om et AA batteri. Se videoen. Lad ca. 5 cm være fri i begge ender af fjederen
  3. Er tråden lakisoleret, skal du brænde lakken af i enderne med en lighter
  4. Tør enderne af, og skrab eventuelt let med knibtangen, for at blotlægge metallet helt
  5. Placer den ene ende af tråden ved den negative pol, og hold tråden fast med neodymiummagneterne
  6. Sæt batteri, magneter og fjeder fast med magneterne, så de står lodret som vist på videoen
  7. Enden af tråden, skal nu bukkes omkring, så den ender med at stå omkring 0,5 mm fra + polen
  8. Løft fjederen og lad den trække sig selv ned på + polen og skabe elektrisk kontakt

Faglig forklaring

H.C. Ørsted var interesseret i at finde frem til en sammenhæng mellem elektricitet og magnetisme. Den sammenhæng fandt han frem til under en forelæsning. Her fik han en ledning med en elektrisk strøm til at få en kompasnål til at give udslag. Hvad man ikke vidste på det tidspunkt, var nemlig at der rundt om en strømførende ledning, er et magnetfelt.

I dette forsøg udnytter vi, at der dannes et magnetfelt omkring en strømførende ledning, og at hvis ledningen vikles til en spole, vil der dannes en elektromagnet. Polerne på elektromagneten ligger parallelt med polerne på de kraftige neodymiummagneter. Det betyder altså at når strømmen er tilsluttet, har vi enten en situation hvor​​​​​​:
 
  1. Elektromagnetens poler er modsatrettet neodymiummagneternes poler
  2. Elektromagnetens poler er rettet i samme retning som neodymiummagneternes poler
Det vi ønsker er at polerne er modsatrettede. En hurtig test vil vise om elektromagneten sætter sig fast ned mod + polen på batteriet. Er det tilfældet, fjernes den hurtigt igen med en tang. Der er ikke risiko for stød, men varmeudviklingen er en risiko ved forsøget, så man skal være vågen (og evt have bomuldshandsker på). Vend herefter magneten så den vender omvendt.

Når tråden rammer + pol på batteriet, løber der en strøm. Er polerne af magnet og elektromagnet modsatrettede, vil fjederen (elektromagneten) frastødes fra neodymiummagneterne i bunden af batteriet. Det øjeblik tråden slipper + polen på batteriet, løber der ikke længere en strøm i fjederen/spolen og den ophører med at være en elektromagnet. Fjederen bevæger sig derfor kun fremad med det stød den har fået. På et tidspunkt strækkes fjederen ikke længere, men trækker sig sammen, og rammer ind i + polen endnu engang, og processen starter forfra.