IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2. tentamen

Transkript

1 IF1330 Eära F/Ö1 F/Ö4 F/Ö2 F/Ö5 F/Ö3 Strökretsära Mätinstruent Batterier Likströsnät Tvåposatsen KK1 LAB1 Mätning av U och I F/Ö6 F/Ö7 Magnetkrets Kondensator Transienter KK2 LAB2 Tvåpo ät och si F/Ö8 F/Ö9 KK3 LAB3 Växeströ Effekt Oscioskopet F/Ö10 F/Ö13 F/Ö15 F/Ö11 F/Ö14 F/Ö12 Växeströskretsar jω-räkning Enka fiter KK4 LAB4 tentaen Fiter resonanskrets Trafo Ösinduktans Föreäsningar och övningar bygger på varandra! Ta atid igen det Du issat! Läs på i förväg deta i undervisningen arbeta igeno ateriaet efteråt!

2 (k r )

3 Peranentagneter Varje agnet har ett agnetiskt fät. Fätet definieras utgå från Nordpo och in ti Sydpo. Fätet, kraftinjerna, kan åskådiggöras ed järnfisspån, eer ed utpacerade kopassnåar. Nuera finns även Magnetic Fied Viewer Fi.

4 Kraftverkan ean agneter Du känner säkert ti regerna för kraftverkan ean agneter.

5 En agnet deas i tre bitar O en agnet kapas i indre dear, bir varje de en kopett agnet ed egen Nordpo och Sydpo.

6 Magnetiska doäner Ett agnetiskt ateria består av ett stort anta eeentaragneter. Norat är dessa oordnade och gör därför ateriaet ti oagnetiskt. O ateriaet agnetiseras ordnas eeentaragneterna så att de saverkar viket gör ateriaet agnetiskt. Se appet: Magnetisering av agnetiska doäner

7 Infuens och eanens Bider från: Eectricity - Basic Navy Training Courses U.S. GOVENMENT PINTING OFFICE 1945 En oagnetisk järnstav utsätts för ett agnetfät antingen från en eektroagnet, eer från en peranentagnet. Järnstavens eeentaragneter påverkas av fätet och förstärker detta ( infuens). När det yttre agnetfätet tas bort bir en de av effekten kvar ( reanens) och gör järnstaven ti en egen agnet.

8 Föde och Födestäthet Den grundäggande agnetiska storheten är det agnetiska födet φ ed sorten Weber [Wb]. Födet kan het enket ses so totaa antaet kraftinjer. Efterso det agnetiska fätet är ojänt fördeat i ruet är födestätheten B φ/a [Wb/ 2 ] ett ått på fätets okaa styrka. Hyperphysics De agnetiska kraftinjerna föjer insta otståndets väg och det agnetiska otståndet kaas för euktans. ege: Kraftinjerna är sutna, och kan adrig korsa varandra eer gå in i varandra.

9 Fätbider ean poer Minsta otståndets väg kortare väg ti den andra agnetens Sydpo än ti den egna! Magneterna attraherar varandra. Kraftinjerna får adrig korsa varandra. Magneterna repeerar varandra. Bider från: Eectricity - Basic Navy Training Courses U.S. GOVENMENT PINTING OFFICE 1945

10 Peranentagneter (10.6) ita de agnetiska kraftinjerna i figuren. Markera ed piar fätets riktning.

11 Peranentagneter (10.6) ita de agnetiska kraftinjerna i figuren. Markera ed piar fätets riktning.

12 Perabiitet Magnetiserbara ateria so järn och nicke har agnetiseras ätt i ett agnetiskt fät. De sägs ha hög perabiitet. Ett stycke järn utanför en agnet agnetiseras av det agnetiska fätet och ånga kraftinjer tar denna genväg. Aa andra ateria är icke agnetiserbara de har saa perabiitet so vacuu 0 4π Kraftinjerna påverkas inte av gasbiten ed saa perabiitet so vacuu!

13 Perabiitetsta Det är praktiskt att jäföra oika aterias perabiitet ed vacuus. r 0, 0 4π 10-7, där r är perabiitetstaet Peraoy är en egering ed ycket högt perabiitetsta Den kan användas so skär ot agnetiska fät. En annan iknande egering är My-eta so har perabiitetstaet r 0

14 Peranentagneter (10.7) Två agneter är pacerade på varsin sida av en etabit. etaen har k 1 ( r 1 ). ita de agnetiska kraftinjerna i figuren. Markera ed piar fätets riktning.

15 Peranentagneter (10.7) Två agneter är pacerade på varsin sida av en etabit. etaen har k 1 ( r 1 ). ita de agnetiska kraftinjerna i figuren. Markera ed piar fätets riktning.

16 Både jorden och eektronen är agneter

17 Skruvregen Den eektriska ströen ger upphov ti agnetfät.

18 ?

19 !

20 Singa (10.8) a) ita det agnetiska fätet runt trådarna i papprets pan. Markera fätets riktning ed piar. b) Pacera kopassnåen i det streckade orådet hur stäer den in sig?

21 Singa (10.8) a) ita det agnetiska fätet runt trådarna i papprets pan. Markera fätets riktning ed piar. b) Pacera kopassnåen i det streckade orådet hur stäer den in sig?

22 Eektroagneten

23 Eektroagneten Mean singorna otverkar fätinjerna varandra.

24 Eektroagneten Mean singorna otverkar fätinjerna varandra. Inanför singorna förstärker fätinjerna varandra.

25 esuterande kraftinjer

26 Fätbiden bir so för stavagneten

27 En järnkärna förstärker agnetfätet (infuens)

28 Eektroagnet (10.1) Bir kraften F repeerande eer atraherande?

29 Eektroagnet (10.1) Bir kraften F repeerande eer atraherande? Högerhandsrege: O Du håer o spoen ed höger hand så att fingrarna (pekfingret) pekar i ströens riktning, koer tuen att peka ot nordändan.

30 Eektroagnet (10.1) Bir kraften F repeerande eer atraherande? N S Högerhandsrege: O Du håer o spoen ed höger hand så att fingrarna (pekfingret) pekar i ströens riktning, koer tuen att peka ot nordändan. Kraften bir attraherande efterso eektroagnet och peranentagnet vänder oika poer ot varandra!

31

32 Toroidspoen, agnetiskt otstånd A I en spoe indad so en ring, bir aa agnetiska kraftinjer, hea födet Φ, 0 instängt. Man kan då taa o ringens agnetiska otstånd, euktansen. 1 0 A Jäför ed esistansens fore ed resistivitet! är ringens edediaeter, A är ringens tvärsnittsarea, är ringateriaets perabiitet (här uft 0 ).

33 Toroidspoen, agnetiskt otstånd O ringateriaet har hög reativ perabiitet r behöver spoen inte vara en toroid, det agnetiska födet Φ stängs inne i ateriaet även vid andra sutna forer. 1 r 0 A

34 OHM s ag för agnetkretsen En anaogi ti OHM s ag kan stäas upp för den agnetiska kretsen. Det so orsakar agnetfätet är den eektriska ströen I, en so vi sett förstärks agnetfätet av varje indningsvarv, N I. Produkten N I kaas för k ( agnetootorisk kraft ) och betecknas F sorten är Aperevarv, [At]. N F Φ ( jäför U I )

35 OHM s ag för agnetkretsen En anaogi ti OHM s ag kan stäas upp för den agnetiska kretsen. Det so orsakar agnetfätet är den eektriska ströen I, en so vi sett förstärks agnetfätet av varje indningsvarv, N I. Produkten N I kaas för k ( agnetootorisk kraft ) och betecknas F sorten är Aperevarv, [At]. N F Φ ( jäför U I )

36 Fätstyrkan H I N B A I N F F A B Φ Φ Antag att kretsen kännetecknas av I, N,, A, Φ, och. N A Φ

37 Fätstyrkan H I N B A I N F F A B Φ Φ Antag att kretsen kännetecknas av I, N,, A, Φ, och. N A Φ Man brukar införa ytterigare en agnetisk fätstorhet H, fätstyrkan ed sorten Aperevarv/eter [At/].

38 Fätstyrkan H Antag att kretsen kännetecknas av I, N,, A, Φ, och. A Φ F B Φ F N I A A N I B N Φ Man brukar införa ytterigare en agnetisk fätstorhet H, fätstyrkan ed sorten Aperevarv/eter [At/]. N I H B H B f (H ) För ånga beräkningar på agnetiska kretsar är det enka sabandet ean födestäthet och fätstyrka B H tifyest. Vi an beskriva en peranentagnet så är sabandet B f(h) nödvändigtvis er kopicerat. Magneten har ju en födestäthet även när ströen I är 0!

39

40 Magnetisering och avagnetisering (10.14) N 1250 varv 0,2 I 3,04 A I N Φ B [T] 1,5 1 Figuren visar B f(h) för Wofrastå. 0, H [At/] 277 Wofrastå

41 Magnetisering och avagnetisering (10.14) N 1250 varv 0,2 I 3,04 A I N Φ B [T] 1,5 1 Figuren visar B f(h) för Wofrastå. 0, H [At/] a) Hur stor bir födestätheten B i Wofrastået? 277 Wofrastå

42 Magnetisering och avagnetisering (10.14) N 1250 varv 0,2 I 3,04 A I N Φ B [T] 1,5 1 Figuren visar B f(h) för Wofrastå. 0, H [At/] a) Hur stor bir födestätheten B i Wofrastået? H N I 12503,04 0, At 277 B 1,6 [T, Wb/ 2 ] Wofrastå

43 Magnetisering och avagnetisering (10.14) N 1250 varv 0,2 I 3,04 A I N Φ B [T] 1,5 1 Figuren visar B f(h) för Wofrastå. 0, H [At/] b) Hur stor bir den kvarvarande födestätheten (reanensen) o an sår av ströen? 277 Wofrastå

44 Magnetisering och avagnetisering (10.14) N 1250 varv 0,2 I 3,04 A I N Φ B [T] 1,5 1 Figuren visar B f(h) för Wofrastå. 0, H [At/] b) Hur stor bir den kvarvarande födestätheten (reanensen) o an sår av ströen? Vi aväser B 1,2 [T,Wb/ 2 ] vid ströen Wofrastå

45 Magnetisering och avagnetisering (10.14) N 1250 varv 0,2 I 3,04 A I N Φ B [T] 1,5 1 Figuren visar B f(h) för Wofrastå. 0, H [At/] c) Hur stor otriktad strö åste an tiföra spoen för att avagnetisera Wofrastået? 277 Wofrastå

46 Magnetisering och avagnetisering (10.14) N 1250 varv 0,2 I 3,04 A I N Φ B [T] 1,5 1 Figuren visar B f(h) för Wofrastå. 0, H [At/] c) Hur stor otriktad strö åste an tiföra spoen för att avagnetisera Wofrastået? Avagnetisering H Wofrastå

47 Magnetisering och avagnetisering (10.14) N 1250 varv 0,2 I 3,04 A I N Φ B [T] 1,5 1 Figuren visar B f(h) för Wofrastå. 0, H [At/] c) Hur stor otriktad strö åste an tiföra spoen för att avagnetisera Wofrastået? Avagnetisering H I H N 50000, ,8 A Wofrastå

48

49 Kärninne 0 1 På 1960-taet var datorerna utrustade ed kärninnen. Varje kärna, ring, är en bit. Den är uppträdd på tre trådar x, y och äs-tråden.

50

51 Haeffektsensorn Haeffektsensorn är en bra ströätare. U B H

52 Ströätning ed Hasensor

53 Luftgapets ro OHM s agnetkretsag F Φ F N I För att äta agnetfätet inuti toroiden åste an ta upp ett itet uftgap för att kunna pacera en Hasensor där. Ett itet uftgap påverkar inte den agnetiska fätbiden, däreot ökar det agnetiska otståndet starkt efterso det är svårare att agnetisera uften än kärnan. Det agnetiska födet Φ brosas av kärnans reuktans Fe och uftgapets reuktans AI i serie. + FE AI

54 Luftgapets ro OHM s agnetkretsag F Φ F N I För att äta agnetfätet inuti toroiden åste an ta upp ett itet uftgap för att kunna pacera en Hasensor där. Ett itet uftgap påverkar inte den agnetiska fätbiden, däreot ökar det agnetiska otståndet starkt efterso det är svårare att agnetisera uften än kärnan. Det agnetiska födet Φ brosas av kärnans reuktans Fe och uftgapets reuktans AI i serie. + FE AI Observera! O ringen är iten, åste uftgapets ängd AI dras ifrån födesinjernas edeängd! Detta gäer din webb-uppgift!

55 Ex Ströätning ed Hasensor Sensorn äter B inuti toroiden. I Spoe N 1 Efterso ströen I åste koa från en suten strökrets bir det ett het varv! N 1 Toroidringen har perabiitetstaet k 500 Luftgap AI 1 De agnetiska fätinjernas edeväg 30 Tvärsnittsarea a 10 2 Principen för ströätning ed Hasensor.

56 Ex Ströätning ed Hasensor Sensorn äter B inuti toroiden. I Spoe N 1 Efterso ströen I åste koa från en suten strökrets bir det ett het varv! N 1 Toroidringen har perabiitetstaet k 500 Luftgap AI 1 De agnetiska fätinjernas edeväg 30 Tvärsnittsarea a 10 2 Principen för ströätning ed Hasensor. Uppgift: Stä upp sabandet ean födestätheten B inuti toroiden och ätströen I. B f ( I ).

57 B f ( I ) B Φ F Φ F N I k 0 4π 10 a a 7 Spoe N 1 Toroidringen har perabiitetstaet k 500 Luftgap AI 1 De agnetiska fätinjernas edeväg 30 Tvärsnittsarea a 10 2

58 B f ( I ) Φ Φ π k a I N F F a B a k k a a k AI AI FE AI AI AI FE ) ( Spoe N 1 Toroidringen har perabiitetstaet k 500 Luftgap AI 1 De agnetiska fätinjernas edeväg 30 Tvärsnittsarea a 10 2

59 B f ( I ) Φ Φ π k a I N F F a B I k N k a a k k I N a I N B I N F F a B AI AI + + Φ Φ 1) ( 1) ( 0 0 a k k a a k AI AI FE AI AI AI FE ) ( Spoe N 1 Toroidringen har perabiitetstaet k 500 Luftgap AI 1 De agnetiska fätinjernas edeväg 30 Tvärsnittsarea a 10 2

60 B f ( I ) Φ Φ π k a I N F F a B I k N k a a k k I N a I N B I N F F a B AI AI + + Φ Φ 1) ( 1) ( 0 0 a k k a a k AI AI FE AI AI AI FE ) ( Spoe N 1 Toroidringen har perabiitetstaet k 500 Luftgap AI 1 De agnetiska fätinjernas edeväg 30 Tvärsnittsarea a 10 2 I k N k B AI + 1) ( 0

61 Med siffror B f ( I ) Spoe N 1 Toroidringen har perabiitetstaet k 500 Luftgap AI 1 De agnetiska fätinjernas edeväg 30 Tvärsnittsarea a 10 2 k N π B I I 1, 2 10 I AI ( k 1)

62 Med siffror B f ( I ) Spoe N 1 Toroidringen har perabiitetstaet k 500 Luftgap AI 1 De agnetiska fätinjernas edeväg 30 Tvärsnittsarea a 10 2 k N π B I I 1, 2 10 I AI ( k 1) Ex. 10 A ger födestätheten B 12 [ Wb/ 2, T ]

63 Hur ycket är 12 T?

64