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.
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
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 2 10-7 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:
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.
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
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 2 10-7 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:
Kommentarer till laborationen Materiel: ill arje laborationsgrupp behös: angentbussol med tillbehör art nr 15-292750 Amperemeter som kan isa upp till 3 A likström t ex art nr 12-522001 Omkopplare 2 ägs 2 polig t ex art nr 14-100022 Spänningsaggregat t ex art nr 13-304806 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
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 0,50 30 30,5 30,25 0,583 1,166 1,35E-05 1,00 49 49 49 1,150 1,150 1,37E-05 2,00 66 67 66,5 2,300 1,150 1,37E-05 3,00 74,5 73 73,75 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 22,5 22 22,25 0,409 0,818 1,28E-05 1,00 37,5 38,5 38 0,781 0,781 1,34E-05 2,00 58 56 57 1,540 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 0,040 49 49 49 1,150 0,0460 1,37E-05 0,060 37,5 38,5 38 0,781 0,0469 1,34E-05 0,080 30 30,5 30,25 0,583 0,0467 1,35E-05 0,100 25 24,5 24,75 0,461 0,0461 1,36E-05
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 1 30 30,5 30,25 0,583 0,583 1,35E-05 2 49 50 49,5 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 2 44 43 43,5 0,949 0,474 1,32E-05 1 25 24,5 24,75 0,461 0,461 1,36E-05