Att verifiera Biot-Savarts lag för en platt spole samt att bestämma det jordmagnetiska fältets horisontalkomposant

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Att verifiera Biot-Savarts lag för en platt spole samt att bestämma det jordmagnetiska fältets horisontalkomposant"

Maria Lindström
för 7 år sedan
Visningar:

Elelaboration Magnetisk flödestäthet Uppgift: Materiel: Att erifiera Biot-Saarts lag för en platt spole samt att bestämma det jordmagnetiska fältets horisontalkomposant angentbussol med tillbehör

1 Elelaboration Magnetisk flödestäthet Uppgift: Materiel: Att erifiera Biot-Saarts lag för en platt spole samt att bestämma det jordmagnetiska fältets horisontalkomposant angentbussol med tillbehör Amperemeter Omkopplare Spänningsaggregat Laboratoriesladdar Kopplingsschema: Platt spole Kompass Knibrytare Figur 1 Utförande: angentbussolen inställes före försökets början så att kompassmagnetens riktning (= det jordmagnetiska fältets horintalkomposants, s, riktning) sammanfaller med den platta spolens plan. Då ligger strömbanan i det magnetiska meridianplanet enligt figur 2. När ström leds genom spolen påerkas kompassnålen både a och det magnetiska flöde som uppstår i spolen. Nålen ställer in sig i resultantens riktning ilket framgår a figur 3. Aläsning a inkeln sker genom kompasshusets ertikala sida inkelrätt mot spolens plan.

2 B Kompassnål Spolens lindning Figur 2 Figur 3 Ur figuren erhålles då tan = B/ där B är det flöde som strömmen genom spolen åstadkommer i spolens mitt. Det gäller alltså att B = tan ds B är proportionell mot tan. För att kompensera för ett eentuellt fel i injusteringen a spolens plan i det magnetiska meridianplanet omkastas strömriktningen arid spolens magnetfält byter riktning. Vinkeln blir medelärdet a aläsningarna 1 och 2 med olika strömriktningar. I tre försök undersöks hur flödestätheten B beror a strömmen I genom spolen, spolens radie r och dess artal N. Den sista kolumnen lämnas tills idare. abell 1: Flödestäthetens beroende a strömmen id konstant artal och radie. Radie r = Vartalet N = I A 1 2 tan tan / I A -1

3 abell 2: Flödestäthetens beroende a spolens radie id konstant artal och ström. I = 1,00 A N = r m 1 2 tan r tan m abell 3: Flödestäthetens beroende a spolens artal id konstant radie och ström. I = 1,00 A r = N 1 2 tan tan /N Resultat: Slutsatserna oan kan sammanfattas i ett uttryck för flödestätheten, B, i spolens mitt på följande sätt: Konstanten i ditt resultat oan är Vs/Am. Med hjälp a sambandet mellan B och på första sidan och konstantens ärde kan du beräkna ett ärde på, och föra in detta i tabellerna oan. Asluta med att bestämma ett medelärde. Resultat: Det jordmagnetiska fältets horisontalkomposant Bn = abellärde:

4 Lärarhandledning Magnetisk flödestäthet Uppgift: Att erifiera Biot-Saarts lag för en platt spole samt att bestämma det jordmagnetiska fältets horisontalkomposant Materiel: angentbussol med tillbehör Amperemeter Omkopplare Spänningsaggregat Laboratoriesladdar Kopplingsschema: Platt spole Kompass Knibrytare Figur 1 Utförande: angentbussolen inställes före försökets början så att kompassmagnetens riktning (= det jordmagnetiska fältets horintalkomposants, s, riktning) sammanfaller med den platta spolens plan. Då ligger strömbanan i det magnetiska meridianplanet enligt figur 2. När ström leds genom spolen påerkas kompassnålen både a och det magnetiska flöde som uppstår i spolen. Nålen ställer in sig i resultantens riktning ilket framgår a figur 3. Aläsning a inkeln sker genom kompasshusets ertikala sida inkelrätt mot spolens plan.

5 B Kompassnål Spolens lindning Figur 2 Figur 3 Ur figuren erhålles då tan = B/ där B är det flöde som strömmen genom spolen åstadkommer i spolens mitt. Det gäller alltså att B = tan ds B är proportionell mot tan. För att kompensera för ett eentuellt fel i injusteringen a spolens plan i det magnetiska meridianplanet omkastas strömriktningen arid spolens magnetfält byter riktning. Vinkeln blir medelärdet a aläsningarna 1 och 2 med olika strömriktningar. I tre försök undersöks hur flödestätheten B beror a strömmen I genom spolen, spolens radie r och dess artal N. Den sista kolumnen lämnas tills idare. abell 1: Flödestäthetens beroende a strömmen id konstant artal och radie. Radie r = Vartalet N = I A 1 2 tan tan / I A -1

6 abell 2: Flödestäthetens beroende a spolens radie id konstant artal och ström. I = 1,00 A N = r m 1 2 tan r tan m abell 3: Flödestäthetens beroende a spolens artal id konstant radie och ström. I = 1,00 A r = N 1 2 tan tan /N Resultat: Slutsatserna oan kan sammanfattas i ett uttryck för flödestätheten, B, i spolens mitt på följande sätt: Konstanten i ditt resultat oan är Vs/Am. Med hjälp a sambandet mellan B och på första sidan och konstantens ärde kan du beräkna ett ärde på, och föra in detta i tabellerna oan. Asluta med att bestämma ett medelärde. Resultat: Det jordmagnetiska fältets horisontalkomposant Bn = abellärde:

7 Kommentarer till laborationen Materiel: ill arje laborationsgrupp behös: angentbussol med tillbehör art nr Amperemeter som kan isa upp till 3 A likström t ex art nr Omkopplare 2 ägs 2 polig t ex art nr Spänningsaggregat t ex art nr Laboratoriesladdar Placera om möjligt tangentbussolen långt från järnföremål och anänd långa kablar från spänningsaggregatet för att undika magnetiska ströfält. Ledarna har radierna 4,0 cm, 6,0 cm 8,0 cm och 10,0 cm. De båda förstnämnda har ett ar den andra har tå ar. Den sarta hylsan i ena kanten är gemensam för alla ledarna och sedan är de kopplade i ordning 4,0 cm, 6,0 cm, 1 ar 8,0 cm, 2 ar 8,0 cm, 1 ar 10,0 cm och sist 2 ar 10,0 cm. Som en slutsats a den första tabellen finner i att (tan )/I är konstant ds att tan är proportionell mot I. Men eftersom B är proportionell mot tan så är alltså B proportionell mot I. När eleerna kommit fram till hur B beror a I, N och r får de proportionalitetskonstanten och kan bestämma ett ärde på. Magnefält i närheten kan starkt påerka ärdet på som bör bli ca 15 μ

8 Exempel på mätresultat: abell 1: Flödestäthetens beroende a strömmen id konstant artal och radie. Radie r = 4,0 cm Vartal N = 1 I 1 2 tan tan / I A A -1 0, ,5 30,25 0,583 1,166 1,35E-05 1, ,150 1,150 1,37E-05 2, ,5 2,300 1,150 1,37E-05 3,00 74, ,75 3,431 1,144 1,37E-05 Radie r = 6,0 cm Vartal N = 1 I 1 2 tan tan / I A A -1 0,50 22, ,25 0,409 0,818 1,28E-05 1,00 37,5 38,5 38 0,781 0,781 1,34E-05 2, ,540 0,770 1,36E-05 abell 2: Flödestäthetens beroende a spolens radie id konstant artal och ström. I = 1,00 A N = 1 r 1 2 tan r tan m m 0, ,150 0,0460 1,37E-05 0,060 37,5 38,5 38 0,781 0,0469 1,34E-05 0, ,5 30,25 0,583 0,0467 1,35E-05 0, ,5 24,75 0,461 0,0461 1,36E-05

9 abell 3: Flödestäthetens beroende a spolens artal id konstant radie och ström. I = 1,00 A r = 8,0 cm N 1 2 tan tan /N ,5 30,25 0,583 0,583 1,35E ,5 1,171 0,585 1,34E-05 abell 3(forts) : Flödestäthetens beroende a spolens artal id konstant radie och ström. I = 1,00 A r = 10,0 cm N 1 2 tan tan /N ,5 0,949 0,474 1,32E ,5 24,75 0,461 0,461 1,36E-05

Relevanta dokument

Förslag: En laddad partikel i ett magnetfält påverkas av kraften F = qvb, dvs B = F qv = 0.31 T.

Förslag: En laddad partikel i ett magnetfält påverkas av kraften F = qvb, dvs B = F qv = 0.31 T. 1. En elektron rör sig med v = 100 000 m/s i ett magnetfält. Den påverkas av en kraft F = 5 10 15 N vinkelrätt mot rörelseriktningen. Rita figur och beräkna den magnetiska flödestätheten. Förslag: En laddad