Prezentacja eksperymentu

1. Potrzebne: (do zrealizowania eksperymentu w wersji przedstawionej na filmie):
   • długi miękki drut bez izolacji (najlepiej miedziany) o grubości około 1- 1,5 mm.
   • nowa bateria „paluszek”
   • długa rurka lub okrągły patyk o średnicy podobnej do średnicy baterii
   • dwa okrągłe silne magnesy neodymowe o średnicy nieco większej niż średnica baterii.
2. Wykonanie. Nawijamy starannie drut na rurkę lub patyk, tak aby po zdjęciu powstała długa cewka w kształcie sprężyny, w której musi się łatwo mieścić bateria z magnesami. Cewkę kładziemy na płaskim stole nadając jej dowolny kształt i mamy już przygotowany tunel dla kolejki. Do końców baterii dołączamy magnesy (sprawdź czy powinny być zwrócone względem siebie tak, żeby się odpychały, czy tak, żeby się przyciągały) i wkładamy kolejkę do tunelu. Jeśli nic się nie dzieje, odwracamy jeden z magnesów i sprawdzamy ponownie. Jeśli kolejka jest wypychana z tunelu, odwracamy ją i wkładamy drugim końcem.
3. Obserwacja. Kolejka „sama” jedzie wzdłuż tunelu rozwijając niewielką prędkość.
4. Wyjaśnienie. Prosimy o uwagi dotyczące wykonania eksperymentu oraz opis działania Waszej kolejki, a także o filmiki z eksperymentowania. Za tydzień o wyjaśnienia dotyczące działania kolejki poprosimy Fizyka.

Wyjaśnienie eksperymentu

Jeśli wykonaliście ten eksperyment i Wasza kolejka przejechała bez zatrzymania przez cały, wykonany z miedzianej spirali tunel to znaczy, że naprawdę się postaraliście. Mimo prostej zdawałoby się konstrukcji, powodzenie eksperymentu w bardzo dużej mierze zależy od staranności wykonania spirali i dobrego kontaktu elektrycznego między magnesami a spiralą.
Aby zrozumieć, jak kolejka działa, trzeba najpierw zauważyć, że magnesy neodymowe są zawsze powleczone warstwą ochronną. Produkuje się je w ten sposób ze względu na dużą aktywność chemiczną neodymu, a samą powłokę najczęściej wykonuje się z niklu. Powierzchnia magnesów przewodzi więc dobrze prąd elektryczny. Jeśli przyłożymy magnesy do baterii AA z obu stron, będą się jej mocno trzymały, przyciągając stalową obudowę biegunów baterii.
Ponieważ zaś powleczone są niklem, staną się nowymi biegunami baterii.
Dotykając zwiniętego w spiralę miedzianego drutu, spowodują przepływ prądu w odcinku spirali pomiędzy nimi. Na pewno wiecie, że jeśli przez zwinięty w spiralę drut (cewkę) przepuścimy prąd, stanie się ona elektromagnesem i wytworzy własne pole magnetyczne. Bardzo podobne doświadczenie wykonuje się często w szkole na lekcjach fizyki. Przed magnesem zawiesza się płaską cewkę wykonaną z kilku zwojów drutu i przepuszcza się przez nią prąd. W momencie włączenia prądu cewka, staje się elektromagnesem i jest przyciągana (bądź odpychana) od magnesu. Podobnie tutaj, przesuwająca się kolejka włącza kolejne zwoje spirali przed sobą i wyłącza te, które już minęła, a na magnesy działa siła skierowana wzdłuż spirali. Aby kolejka działała, trzeba pamiętać by umieszczając magnesy na baterii skierować je tymi samymi biegunami w przeciwne strony, to znaczy tak, aby (przy zbliżaniu do siebie odpychały się).

Jeśli mamy już zbudowany „wagonik” składający się z baterii i dwóch przyczepionych do niej magnesów możemy wykonać jeszcze inne, równie ciekawe doświadczenie. Potrzebny będzie do tego kawałek miedzianej lub mosiężnej blachy, a nawet wystarczy kawałek zwykłej folii aluminiowej. Gdy położymy na nim nasz „wagonik” zacznie on toczyć się w jedną stronę! A czy potraficie tak go przerobić, żeby toczył się w drugą?

Wyjaśniał Fizyk - dr Jerzy Jarosz prof. UŚ