Fysikum Kandidatprogrammet FK VT16 DEMONSTRATIONER ELEKTROSTATIK I

Relevanta dokument
DEMONSTRATIONER ELEKTROSTATIK II. Bandgeneratorns princip Försök med bandgeneratorn Åskvarnare Ljuslåga i elektrostatiskt fält

Vi ska diskutera polarisation i ett dielektriskt material samt kapacitans och plattkondensatorn med ett dielektrikum.

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

FYSIKTÄVLINGEN. KVALIFICERINGS- OCH LAGTÄVLING 5 februari 2004 LÖSNINGSFÖRSLAG SVENSKA FYSIKERSAMFUNDET

Att gnida glas med kattskinn gör att glaset blir positivt laddat och att gnida plast med kattskinn ger negativ laddning på plasten.

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, måndag 18 mars 2013, kl 9:00-14:00

N = p E. F = (p )E(r)

Fysikum Kandidatprogrammet FK VT16 DEMONSTRATIONER MAGNETISM II. Helmholtzspolen Elektronstråle i magnetfält Bestämning av e/m

LABORATION 4 DISPERSION

Kandidatprogrammet FK VT09 DEMONSTRATIONER MAGNETISM I. Det magnetiska fältet Örsteds försök Lorentzkraften Enkel motor

Tentamen. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 122 / BFL 111

Vad händer om du skruvar ur lampan i julgransbelysningen? Varför blir det så?

KVALIFICERINGS- OCH LAGTÄVLING

Några av uppgifterna i denna tentamen baseras på en serie situationer där du löser verkliga arbetslivsrelaterade problem.

Kandidatprogrammet FK VT09 DEMONSTRATIONER INDUKTION I. Induktion med magnet Elektriska stolen Självinduktans Thomsons ring

Tentamen 1 i Matematik 1, HF dec 2017, kl. 8:00-12:00

KOMIHÅG 2: Kraft är en vektor med angreppspunkt och verkningslinje. Kraftmoment: M P. = r PA

Fysik 1 Rörelsemängd och Ellära, kap. 6 och 9

Tentamen i Värmetransporter (4A1601)

Elektriska laddningar

Presentationsmaterial Ljus som vågrörelse - Fysik B. Interferens i dubbelspalt gitter tunna skikt

elektrostatik: laddningar I vila eller liten rörelse utan acceleration

PRIMA MATEMATIK EXTRABOK 1 FACIT

Uppföljning till lektion 5 om pekare. Grundläggande symboler. En struct, en pekartyp och lite variabler

Solar cells. 2.0 Inledning. Utrustning som används i detta experiment visas i Fig. 2.1.

PRIMA MATEMATIK UTMANING 1 FACIT

Observera att uppgifterna inte är ordnade efter svårighetsgrad!

Sensorer, effektorer och fysik. Grundläggande fysikaliska begrepp som är viktiga inom mättekniken

Repetition Elektriska fält & ellära Heureka 1: kap. 6 8 version 2016/2017

= 1 h) y 3 = 4(x 1) i) y = 17 j) x = 5. = 1 en ekvation för linjen genom a) (6, 0) och (0, 5) b) (9, 0) och (0, 5)

Fotoelektriska effekten

Tentamen i komponentfysik Halvledare 6,0p. 2. Dioder 7,5p.

ÖVN 1 - DIFFERENTIALEKVATIONER OCH TRANSFORMMETODER - SF Nyckelord och innehåll.

Mekanik och maritima vetenskaper, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA KF OCH F MHA OKTOBER 2017

Hjälpmedel: Penna, papper, sudd, linjal, miniräknare, formelsamling. Ej tillåtet med internetuppkoppling: 1. Skriv ditt för- och efternamn : (1/0/0)

Svar: Inbromsningssträckan ökar med 10 m eller som Sören Törnkvist formulerar svaret på s 88 i sin bok Fysik per vers :

1( ), 2( ), 3( ), 4( ), 5( ), 6( ), 7( ), 8( ), 9( )

Rotationsrörelse laboration Mekanik II

Datum: , , , ,

TFYA58, Ht 2 Elektromagnetism och Labbar i vågrörelselära

r 2 C Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

MATEMATIK Datum: Tid: förmiddag. A.Heintz Telefonvakt: Tel.:

Tentamen ellära 92FY21 och 27

Prov (b) Hur stor är kraften som verkar på en elektron mellan plattorna? [1/0/0]

TENTAMEN TDDB77 Databaser och Bioinformatik 17 mars 2005, kl 8-12

Handbok i materialstyrning - Del E Bestämning av säkerhetslager

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Chalmers Tekniska Högskola Tillämpad Fysik Igor Zoric

FÖRELÄSNING 2 ANALYS MN1 DISTANS HT06

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 10,5 högskolepoäng, FK4009 Tisdagen den 17 juni 2008 kl 9-15

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Bo E. Sernelius Funktioner av Komplex Variabel 15 KOMPLEXVÄRDA FUNKTIONER AV KOMPLEX VARIABEL

TENTAMEN. Rättande lärare: Sara Sebelius & Håkan Strömberg Examinator: Niclas Hjelm Datum: Tid:

TENTAMEN. Linje: Tekniskt-Naturvetenskapligt basår Kurs: Fysik A Hjälpmedel: Miniräknare, formelsamling. Umeå Universitet. Lärare: Joakim Lundin

isolerande skikt positiv laddning Q=CV negativ laddning -Q V V

Fysik. Ämnesprov, läsår 2014/2015. Delprov B. Årskurs. Elevens namn och klass/grupp

Hur fungerar AR skikt? Föreläsning 7 fysikalisk optik

FYSIKALISKA APTITRETARE

Laboration: Roterande Referenssystem

Lösningsförslag Inlämningsuppgift 1 elstatikens grunder

Laborationsrapport. Kurs El- och styrteknik för tekniker ET1015. Lab nr. Laborationens namn Lik- och växelström. Kommentarer. Utförd den.

Laborationer i Naturkunskap B och Naturkunskap 2

Hur fungerar AR-skikt? Föreläsning 7 fysikalisk optik

Tentamen: Baskurs B i Fysik, del1, 4p kl

Institutionen för Fysik och Astronomi! Mekanik HI: Rotationsrörelse

Theory Swedish (Sweden)

Stickprovsvariabeln har en fördelning / sprindning

STOCKHOLMS UNIVERSITET FYSIKUM

Svar och anvisningar

PROV ELLÄRA 27 oktober 2011

4:2 Ellära: ström, spänning och energi. Inledning

Ventilerna används i kombination med ställdonen AMV(E) 130/140, AMV(E) 130H/140H och AMV(E) 13 SU. DN k VS

FRÅN MASSA TILL TYNGD

Komponentfysik Introduktion. Kursöversikt. Hålltider --- Ellära: Elektriska fält, potentialer och strömmar

BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik mars :00 12:00. Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng.

1. Elektromagnetisk strålning

Linnéuniversitetet. Naturvetenskapligt basår. Laborationsinstruktion 1 Kaströrelse och rörelsemängd

Föreläsnng Sal alfa

Allmänna bestämmelser

ÖVN 5 - DIFFERENTIALEKVATIONER OCH TRANSFORMMETODER - SF Nyckelord och innehåll.

Vad betyder det att? E-fältet riktat åt det håll V minskar snabbast

INSTITUTIONEN FÖR FYSIK. Hej!

3.7 Energiprincipen i elfältet

Upp gifter. 2. Två elektroner befinner sig på ett avstånd av 0,42 nm från varandra. Beräkna den repellerande kraften på en av elektronerna.

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 21 oktober, 2006

Tentamen i ELEKTROMAGNETISM I, för W2 och ES2 (1FA514)

Bra tabell i ert formelblad

STOPPCYLINDER Ø 20, Ø 32, Ø50, Ø 80

2. Vad menas med begreppen? Vad är det för olikheter mellan spänning och potentialskillnad?

Tentamen eem076 Elektriska Kretsar och Fält, D1

hur man beräknar längdutvidgningen på material hur man beräknar energiåtgången när man värmer, smälter eller förångar olika ämnen

NYBYGGNAD AV HÖGÅSSKOLAN KNIVSTA

Labboration 2. Abbas Jafari, Julius Jensen och Joseph Byström. 22 april Rotationsrörelse

Anmärkning: Härledning av ovanstående formel finns i slutet av stencilen.

STOPPCYLINDER Ø 20, Ø 32, Ø50, Ø 80

1. För en partikel som utför en harmonisk svängningsrörelse gäller att dess. acceleration a beror av dess läge x enligt diagrammet nedan.

Transkript:

DEMONSTRATIONER ELEKTROSTATIK I Elektrisk influens Laning, kapacitans och spänning Urlaning Kraftverkan mellan konensatorplattor Uppatera en 9 november 15

Introuktion I litteraturen och framför allt på webben kan u enkelt hitta ett stort antal experiment som kan utföras me mycket enkla hjälpmeel för att påvisa elektrostatiska fenomen. Nean har vi valt ut en el av essa försök och i enna emonstration skall u koncentrera ig på att visa: 1. Elektrisk influens.. Laning, kapacitans och spänning. 3. Urlaning. 4. Kraftverkan mellan konensatorplattor. Försöken är enkla och utförs me mycket enkla meel men kan kräva en hel el övning för att fungera bra. För att et u skall visa skall framgå så starkt som möjligt får u inte ha för bråttom. Tala inte om för åskåaren va som skall ske, men tala hela tien om va u gör för att åstakomma en önskae effekten. Va ser åskåaren? Hur skall et förklaras? Tänk också på att klargöra orsakssammanhangen, t.ex. kan man me förel först visa att en urlaa stav inte påverkar et system man vill stuera utan först efter et att man, me någon meto, överfört laning till staven. 1. Elektrisk influens Elektroskop. Ebonitstav och kattskinn (gör staven negativ), glas/plaststav och sienuk (gör staven positiv). Lätt, ickeleane kula upphäng i remsa av silkespapper. Aluminiumburk. Figur 1. Elektroskopet och en el av en utrustning som använs för elektrostatiska försök. För att neanståene försök skall gå fram tyligt måste u göra mycket långsamma rörelser för att unvika att kulan eller elektroskopets visare skall börjar svänga på ett sätt som försvårar tolkningen av en elektrostatiska påverkan. Det kan iblan vara instruktivt att upprepa vissa rörelser för att visa att utslagen är entyiga och reproucerbara. Öva! Laa upp ebonitstaven genom att gnia en me kattskinnet. För staven sakta mot en upphänga kulan och notera att kulan först attraheras av staven och sean, efter kontakt, repelleras av staven (et kan krävas flera kontaktförsök innan kulan tar emot stavens laning). Förklara. Diskutera stavens och kulans laningar. Visa återigen att kulan repelleras av ebonitstaven. Va häner nu om u för en stav me motsatt laning mot kulan? Uppatera en 9 november 15

I avsnitt 5 nean om Laningsrelationer kan u lära ig vilka mjuka material som ger positiv respektive negativ laning för olika stavmaterial. Demonstrera elektroskopets funktion genom att långsamt föra en laa stav mot en övre platta elen. Elektroskopet kan sean laas upp genom irekt kontakt me ett laat föremål eller me hjälp av influens genom att hålla en laa stav nära elektroskopets övre platta el och sean urlaa elar av et, genom att kort beröra elektroskopets övre eller unre fasta el (håll kvar staven i nära läge och avlägsna en efter urlaningen). Diskutera elektroskopets laning. Unersök inverkan av en stav me motsatt laning mot en första. Influens kan påvisas på flera sätt. 1) Experimentera me att påvisa en attraktiv kraft mellan en laa stav och en smal vattenstråle. Observera att kraften är allti attraktiv oberoene av tecknet hos stavens laning. Va kan etta bero på och hur uppkommer kraftverkan? ) Lägg en (tom) läskerycksburk av aluminium på ett plant unerlag. Försök få burken att rulla utan att viröra en me hjälp av en upplaa stav. Förklara!. Laning, kapacitans och spänning Elektrostatisk voltmeter. Plattkonensator i form av aluminiumplattor me stö. Aluminium/plexiglasskiva me stö. Glimlampa. Figur. Elektrostatiskt voltmeter me plattkonensator. I figuren har en plexiglasskiva förts in mellan plattorna. För en plattkonensator gäller att ess kapacitans C (förmåga att lagra en viss mäng laning A på plattorna för en given spänning U över plattorna) beskrivs av uttrycket C r, är ε är en naturkonstant (ielektricitetskonstanten för vakuum) och ε r en faktor >1 som beror av materialet mellan plattorna (för luft är ε r = 1). A är plattornas area och avstånet mellan em. Då Q = CU finner vi att essa storheter är relaterae till varanra som A Q r U I enna emonstration skall u använa två aluminiumplattor me stö, som ställa mot varanra på ett avstån på 1 - cm skall fungerar som en plattkonensator. Koppla in en elektrostatiska voltmetern mellan plattorna 3. Laa upp en ena plattan i konensatorn me hjälp av en upplaa ebonitstav. Stuera utslaget på voltmetern. Förklara hur en Elektroskopet uppfanns 1748 av Jean Antoine Nollet, 17 177, fransk prästlär, experimentalfysiker och melem av Paris vetenskapsakaemi. 3 Patenteraes av William Thompson (Lor Kelvin) år 1887 (skotsk matematiker och fysiker, 184 197). Uppatera en 9 november 15

elektrostatiska voltmetern fungerar. Ientifiera vilka slags laningar som samlats på e olika plattorna. Öka och minska avstånet mellan plattorna genom att sakta ra isär eller föra en ena plattan mot en anra. Iaktta utslaget på en elektrostatiska voltmetern. Förklara! Diskutera et faktum att när utslaget på voltmetern ökar (minskar) så är et ett tecken på att konensatorns kapacitans minskar (ökar). Varför ökar (minskar) å spänningen? Va häner om vi för in ett ielektrikum mellan plattorna? Till förfogane finns ett par rektangulära skivor av plexiglas och aluminium. Välj ett lämpligt avstån mellan konensatorplattorna. Laa upp konensatorn och för in en aluminiumskiva mellan plattorna. Va häner? Ta bort aluminiumskivan och för in plexiglasskivan istället. Va häner? För in en lärobok i ellära mellan plattorna. Förklara! 3. Urlaning Den upplaae konensatorn kan urlaas me hjälp av en glimlampa. Ett annat sätt att laa ur konensatorn är att införa sotpartiklar mellan plattorna. Laa upp konensatorn fullt och tän ett litet ljus och för in mellan plattorna. Betrakta lågan! Va häner? Förklara (lågan innehåller i huvusak positiva koljoner)! 4. Kraftverkan mellan konensatorplattor Plattkonensator me cirkulära skivor. Plexiglasskiva, stativ, cylinerstö. Våg (min kg). Voltmeter. Spänningskälla 3V. Transformator 3/1. Figur 4. Uppställning för mätning av kraften mellan cirkulära konensatorplattor Bygg upp en plattkonensator enligt figuren ovan. Den unre plattan vilar, via ett isolerane, cylinriskt rör av plexiglas mot vågen. Den övre plattan fixeras me hjälp av klämma och stativ, cirka 6 7 mm över en unre (ju närmare e kan placeras utan kontakt, esto bättre. Varför?). Plattorna matas me växelström för att enkelt kunna generera en spänning som forras (ca 15 V). Tänk igenom varför plattorna attraheras, oberoene av om likspänning eller växelspänning läggs över plattorna. Notera hur mycket vågens utslag änras å Uppatera en 9 november 15

spänningen ras på (öka försiktigt från noll till max). OBS: Håll fingrarna borta från sekunärsian spänningen är blir över 1V! Beräkna spänningen på sekunärsian. Uner förbereelsen av enna emonstrationer är et lämpligt att göra några elektriska mätningar, enligt teorin nean, så att u kan presentera ett uppmätt väre på ielektricitetskonstanten och plexiglasets relativa ielektricitetskonstant. Om laningen på plattorna är Q och fältet är E så är attraktionskraften mellan plattorna F A U = QE. Men å Q = CU = U och E = me Q = EA, är A är plattans area får U vi slutligen F = E A = A. U är spänningen och är avstånet mellan plattorna. Attraktionskraften motsvarar tyngen av en viss massa m (vågens utslag minskar me m). Detta ger mg U A Me enna formel kan väret på ε kontrolleras! Lägg en cirkulära plexiglasskivan mellan plattorna (vri allti ner spänningen till noll och stäng av spänningskällan när plattorna manövreras!). Avläs vågens väre me och utan platta vi en och samma spänning och beräkna en relativa ielektricitetskonstantet för plexiglas. 5. Laningsrelationer Gnis me Kattskinn Ylle Sien Gummi Nylon Papper Stav av Glas + + + - + Ebonitstav - - - + - + Plexiglas - - + + - + Nylon + + - + Teflon - - Tabell 1. Tabell över laningar som stavar av olika material erhåller som gnis me olika mjuka material. Uppatera en 9 november 15