پروژه ۳ کار و فناوری ششم: ساخت جرثقیل الکترومغناطیسی
تا حالا فکر کردهاید جرثقیلهای بزرگِ کارخانهها و کارگاههای ضایعات چطور آهن و فولاد را بدون قلاب و طناب بلند میکنند؟ رازش یک آهنربای الکتریکی است که با زدن یک کلید روشن و با قطع کردنش خاموش میشود!
در این درس، گامبهگام یک جرثقیل الکترومغناطیسی کوچک میسازیم و میفهمیم چرا با افزایش دورِ سیم، قدرت آهنربا بیشتر میشود.
در این درس چه یاد میگیریم؟
- آهنربای الکتریکی چیست؟ و چه تفاوتی با آهنربای معمولی دارد.
- وسایل و ابزار لازم برای ساخت جرثقیل مغناطیسی.
- ۱۴ مرحلهی ساخت از بریدن کارتن پلاست تا آزمایش جرثقیل.
- طرز کار جرثقیل و نقش جریان برق، سیمپیچ و پیچ فولادی.
- کاربرد واقعی جرثقیلهای الکترومغناطیسی در جابهجایی ضایعات آهنی.
آهنربای الکتریکی چیست؟
مرور علوم چهارم
مزیت بزرگ آن این است که میتوانید آن را روشن و خاموش کنید. موتورهای الکتریکی و بلندگوها دو نمونه از وسایلی هستند که از آهنربای الکتریکی استفاده میکنند.
«جرثقیل الکترومغناطیسی» یا بهاختصار «جرثقیل مغناطیسی»، جرثقیلی است که با آهنربای الکتریکی اجسام آهنی و فولادی را بلند میکند.
آهنربای معمولی
همیشه خاصیت آهنربایی دارد و نمیتوان آن را خاموش کرد.
آهنربای الکتریکی
تا وقتی جریان از سیمپیچ میگذرد آهنربا است و با قطع کلید، اجسام را رها میکند.
مثال: جرثقیل الکترومغناطیسی
وسایل و ابزار مورد نیاز
وسایل مورد نیاز
- سیم مسی الکی شماره ۳۶ (حدود ۳۰ متر)
- میلهی فلزی به طول ۱۵ سانتیمتر (دو عدد)
- ماسورهی فلزی
- پیچ با قطر ۰/۵ سانتیمتر
- باتری ۹ ولتی و سر اتصال باتری
- کلید قطع و وصل
- کارتن پلاست
- زنجیر فلزی
ابزار مورد نیاز
- چسب حرارتی
- سیمچین
- تیغ موکتبری
- درفش
- چسب برق
- سنباده
- خطکش
- دمباریک یا انبردست
نکتهی کلیدی: جرثقیل را تا حد امکان محکم بسازید و با بلند کردن اجسام سنگین، استحکامش را بیازمایید. اگر کارتن پلاست نداشتید، از تخته سهلا یا مواد مقاوم دیگر استفاده کنید. بهجای زنجیر فلزی هم میتوانید از نخ یا یک تکه مفتول نازک استفاده کنید.
مراحل ساخت جرثقیل الکترومغناطیسی
بریدن نوارها
دو نوار باریک به ابعاد ۲ در ۳۰ سانتیمتر از ورقهی کارتن پلاست ببرید. در فاصلهی ۲/۵ سانتیمتر از یک طرف هر نوار، با درفش یک سوراخ ایجاد کنید.
چسباندن نوارها داخل جعبه
نوارها را داخل جعبه بچسبانید. مطمئن شوید سوراخهای روی نوارها در بالا و روبهروی هم قرار دارند.
عبور میله و ماسوره
یکی از میلههای فلزی را از یکی از سوراخها عبور دهید و ماسورهی فلزی را از آن رد کنید. سپس میله را از سوراخ دیگر بگذرانید.
بهتر است اطراف سوراخها را بچسبانید تا میله در جای خود محکم شود.
سوراخ کردن جعبه
مستطیلی به اضلاع ۲×۳ سانتیمتر در نظر بگیرید و رأس آن را در دو طرف علامت بزنید. هر دو نقطه را با درفش سوراخ کنید.
گذراندن میلهی دوم (دستگیره)
میلهی فلزی دیگر را تا انتها از هر دو سوراخ جعبه عبور دهید. مطمئن شوید میله آزادانه میچرخد، چون نقش دستگیرهی جرثقیل را دارد.
میله را چند بار بچرخانید تا از چرخش آزاد آن مطمئن شوید.
بستن زنجیر به میله
انتهای زنجیر را ۲ دور در وسط میلهی پایینی بپیچید و با کمی چسب حرارتی محکم کنید. وقتی چسب سرد و خشک شد، میله را بچرخانید تا زنجیر دور آن پیچیده شود.
سیمپیچی دور پیچ
حدود ۱۵ سانتیمتر از یک انتهای سیم مسی الکی را آزاد بگذارید و ادامهی آن را حدود ۶۰۰ بار محکم دور پیچ بپیچانید. در انتهای دیگر هم ۱۵ سانتیمتر آزاد بگذارید و بقیهی سیم اضافی را ببرید.
سنباده زدن سر سیمها
با کاغذ سنباده ۲ سانتیمتر از پوشش روی هر دو سر سیم الکی را جدا کنید تا سیم مسی براق دیده شود. این کار امکان اتصال الکتریکی را فراهم میکند.
اتصال به سر باتری
روکش سیمهای سر باتری را جدا کنید. یکی از آنها را به یکی از سیمهای مسی الکی وصل کنید و محل اتصال را با چسب برق بپوشانید.
اتصال به کلید
سر دیگر سیم مسی الکی را به یکی از پایانههای کلید وصل کنید. اگر هویه دارید، بهتر است محل اتصال را لحیم کنید.
تکمیل مدار
سر دیگر سیم مربوط به سر باتری را به پایانهی دیگر کلید وصل کنید. در اینجا هم در صورت داشتن هویه، لحیمکاری بهتر است.
نصب زنجیر روی پیچ
پیچ سیمپیچیشدهی مرحلهی ۷ را بردارید و انتهای آزاد زنجیر فلزی را محکم به سر پیچ بچسبانید. میتوانید از چسب برق استفاده کنید.
آزمایش آهنربا
سر اتصال باتری را به باتری وصل کنید، کلید را بزنید و با برداشتن چند گیرهی فلزی کاغذ یا میخ فولادی، آهنربایی شدن پیچ را آزمایش کنید. مطمئن شوید سر باتری را محکم وصل کردهاید.
هشدار: کلید را برای مدت طولانی روشن نگذارید، زیرا ممکن است سیم و باتری داغ شوند.
بلند کردن اجسام و نهاییسازی
با وصل کردن کلید، اجسام آهنی و فولادی مختلف را با جرثقیل خود بلند کنید. سپس کلید را قطع کنید و با نوار چسب دوطرفه، باتری و کلید را داخل جعبه بچسبانید. جرثقیل الکترومغناطیسی شما آماده است.
یادآوری: روش انجام پروژه در کتاب مرحلهبهمرحله آمده، اما میتوانید با خلاقیت گروه خود هر تغییری که نتیجه را بهتر میکند در آن ایجاد کنید. برای آشنایی با روش دوم انجام این پروژه، رمزینهی کتاب را پویش کنید. هنگام استفاده از درفش، تیغ و چسب حرارتی، مراقب باشید یا از بزرگترها کمک بگیرید.
جرثقیل چگونه کار میکند؟
۱. برقراری جریان
با زدن کلید، جریان الکتریکی از سیم مسی میگذرد و در اطراف آن خاصیت آهنربایی ایجاد میشود.
۲. نقش پیچ فولادی
پیچ فولادی نقش مهمی در افزایش خاصیت آهنربایی دارد و تا وقتی جریان از سیمپیچ میگذرد، پیچ هم آهنربا است.
۳. افزایش قدرت
هرچه جریان عبوری از سیمها بیشتر باشد، خاصیت آهنربایی پیچ بیشتر میشود. در جرثقیل شما این اثر با افزایش تعداد دورهای سیم هم میتواند بیشتر شود.
اختراعات در دنیای واقعی
جرثقیلهای الکترومغناطیسی جابهجاکنندهی ضایعات
جرثقیلهای الکترومغناطیسی بزرگ و قدرتمند برای جمعآوری و جابهجایی ضایعات آهنی و فولادی به کار میروند. چون بیشتر ضایعات فلزی از فولاد (ترکیبی از آهن و کربن) هستند، این جرثقیلها ابزاری کارآمد برای این کارند.
از جرثقیلهای مشابه در کارخانهها برای جابهجایی ورقهای بزرگ فولادی هم استفاده میشود.
جمعبندی
- آهنربای الکتریکی با عبور جریان از سیمپیچِ دور یک پیچ یا میلهی فولادی ساخته میشود و قابل روشن و خاموش شدن است.
- در جرثقیل مغناطیسی، با زدن کلید پیچ آهنربا میشود و اجسام آهنی را بلند میکند.
- افزایش جریان و تعداد دورهای سیم، قدرت آهنربا را بیشتر میکند.
- سر سیمها را سنباده بزنید و اتصالها را محکم و عایقبندی کنید.
- کلید را برای مدت طولانی روشن نگذارید تا سیم و باتری داغ نشوند.
دانلود آموزش ساخت جرثقیل الکترومغناطیسی
فایل PDF این پروژه را دانلود کنید یا محتوای آمادهی همهی دروس ششم را تهیه کنید.


جرثقیل شما چند گیرهی فلزی بلند کرد؟ تجربهی ساخت و پیشنهادهایتان را در بخش نظرات برای ما بنویسید.