Balançoire à courants de Foucault : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Lorsqu'une plaque conductrice se déplace à travers un champ magnétique, son flux (zone de la plaque affectée par le champ magnétique) change. Cela induit un courant de Foucault qui, à son tour, combiné au champ magnétique, donne vie à la force de Lorentz. Cette force est opposée à la direction de la plaque et la ralentit ainsi.

Ceci peut être démontré à l'aide d'un pendule balançant une plaque conductrice. Afin de voir l'effet du freinage, il est essentiel de construire un pendule lisse. L'oscillation libre peut être comparée à une oscillation soumise à un champ magnétique pour démontrer l'effet.

Fournitures

• Tie-raps
• bâton de mélangeur de peinture
• plaque métallique non magnétique, 5cm x 5cm (1x)
• Corde
• Ruban adhésif
• couteau Stanley
• Petits poids, <10g
• Support de cornue, pinces
• Marqueur

Étape 1: Construire le pendule

En utilisant des pièces LEGO Technics, telles que des roues et des arbres de transmission (voir photos), créez une configuration où la roue peut tourner librement autour de son axe. Garder la roue fixée sur l'arbre d'entraînement et faire tourner l'arbre fonctionne également, mais cela est plus sujet aux frottements qui ralentiront le swing.

Utilisez de la colle chaude pour fixer une courte planche de bois à la roue LEGO. L'utilisation d'une planche offre une balançoire avec peu de déviation, alors essayez d'éviter d'utiliser des bâtons de bois. La longueur de la planche est un choix libre, une planche plus longue oscillera plus longtemps mais nécessite une configuration plus importante. Un minimum de 15 cm est recommandé pour constater tout freinage important sinon le temps de swing sera trop court.

Utilisez du ruban adhésif pour fixer la plaque d'aluminium à la planche. N'utilisez pas de colle chaude car cette étape nécessitera quelques itérations et le ruban adhésif est facile à enlever.

Étape 2: raccrocher le pendule

En utilisant le support de cornue en combinaison avec les pinces, placez la balançoire à la bonne hauteur, de sorte que la plaque ne touche pas le support lors du basculement mais soit suffisamment basse pour basculer entre les aimants. Vérifiez avec un niveau que l'axe sur lequel tourne la roue est horizontal. Utilisez un morceau de corde pour soutenir les pinces si elles ne sont pas parfaitement horizontales. Le meilleur moyen est de prendre en sandwich la corde entre deux attaches puis de suspendre la pince à l'aide de la corde. (Voir l'image). Des pièces supplémentaires de lego peuvent être utilisées pour stabiliser le pendule sur le support. L'idée est d'obtenir un swing parfait avec peu ou pas de déviation.

Étape 3: Positionnement des aimants

Placer les aimants en position de repos du pendule, sur la trajectoire oscillante, de manière à ce qu'ils ne bloquent pas le pendule lorsqu'il oscille. Le fait est que le pendule peut osciller librement entre l'espace créé par les deux aimants. En utilisant de petites planches et de la colle chaude pour créer une vallée pouvant contenir les aimants. Ensuite, utilisez du ruban adhésif pour attacher les aimants à la « vallée » afin qu'il soit facile de repositionner les aimants si nécessaire.

Pour obtenir un effet maximal, assurez-vous que la distance entre les deux aimants est minimale mais sans toucher la plaque lorsqu'elle oscille entre eux. N'importe quel matériau peut être utilisé pour atteindre la distance souhaitée entre les deux aimants (ici du caoutchouc est utilisé). Soyez prudent lorsque vous rapprochez les aimants car ils sont très puissants

Assurez-vous que les pôles droits des aimants sont placés face à face afin qu'ils s'attirent. Si les pôles nord et sud sont opposés, les aimants se repousseront et la force magnétique sera beaucoup plus faible.

Ajustez la hauteur du pendule si nécessaire afin d'avoir la plaque recouverte par les deux aimants. Cela peut être fait en serrant le point de pivot du pendule à une hauteur différente.

Étape 4: Calibrage de la configuration

Pour pouvoir montrer les effets des courants de Foucault sur la plaque d'aluminium, laissez le pendule osciller librement sans le soumettre au champ magnétique. Amenez maintenant la vallée de l'aimant sur le support et placez le pendule entre les aimants et laissez-le se balancer. J'espère que vous verrez la balançoire ralentir au fur et à mesure qu'elle se déplace à travers les aimants, si vous avez utilisé des aimants particulièrement puissants, elle pourrait s'arrêter complètement lors de son premier passage.