MOMENT MAGNETYCZNY W POLU MAGNETYCZNYM

Podobne dokumenty
Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Wyznaczanie stosunku e/m elektronu

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Pomiar indukcji pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

SPRAWDZANIE SŁUSZNOŚCI PRAWA OHMA DLA PRĄDU STAŁEGO

3.5 Wyznaczanie stosunku e/m(e22)

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

Badanie transformatora

Badanie transformatora

Badanie transformatora

Ziemskie pole magnetyczne

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

E12. Wyznaczanie parametrów użytkowych fotoogniwa

Badanie rozkładu pola elektrycznego

POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW

Badanie rozkładu pola elektrycznego

Ćw. 27. Wyznaczenie elementów L C metoda rezonansu

E 6.1. Wyznaczanie elementów LC obwodu metodą rezonansu

6 Podatność magnetyczna

Ć W I C Z E N I E N R E-18

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)

13 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

30P4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM PODSTAWOWY

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

Badanie zjawiska rezonansu elektrycznego w obwodzie RLC

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Ćwiczenie 41. Busola stycznych

Piotr Janas, Paweł Turkowski Zakład Fizyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Do użytku wewnętrznego ĆWICZENIE 30

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ. Instrukcja wykonawcza

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Piotr Janas, Paweł Turkowski Zakład Fizyki IChF, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Do użytku wewnętrznego ĆWICZENIE 30

Rys. 1. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania składowych pola magnetycznego Ziemi

Wyznaczanie oporu elektrycznego właściwego przewodników

Ć W I C Z E N I E N R E-8

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

Temat: Badanie pola elektrycznego między okładkami kondensatora płaskiego.

BADANIE PROSTEGO I ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO I JEGO ZASTOSOWANIA

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 123: Półprzewodnikowe złącze p-n

Załącznik. Instrukcja do dydaktycznego stanowiska eksperymentalnego - Elektronowy Rezonans Paramegnetyczny. EPR- Elektronowy Rezonans Paramagnetyczny

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

Metody rezonansowe. Magnetyczny rezonans jądrowy Magnetometr protonowy

ZJAWISKO PIEZOELEKTRYCZNE.

Ć W I C Z E N I E N R E-15

E107. Bezpromieniste sprzężenie obwodów RLC

MAGNETYZM, INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. Zadania MODUŁ 11 FIZYKA ZAKRES ROZSZERZONY

4.8. Badania laboratoryjne

Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Ćwiczenie nr 82: Efekt fotoelektryczny

Badanie pętli histerezy magnetycznej ferromagnetyków, przy użyciu oscyloskopu (E1)

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5

26 MAGNETYZM. Włodzimierz Wolczyński. Indukcja magnetyczna a natężenie pola magnetycznego. Wirowe pole magnetyczne wokół przewodnika prostoliniowego

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 27 MAGNETYZM I ELEKTROMAGNETYZM. CZĘŚĆ 2

Wyznaczanie cieplnego współczynnika oporności właściwej metali

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

Badanie rozkładu pola elektrycznego

Efekt Halla w germanie.

Zadanie 106 a, c WYZNACZANIE PRZEWODNICTWA WŁAŚCIWEGO I STAŁEJ HALLA DLA PÓŁPRZEWODNIKÓW. WYZNACZANIE RUCHLIWOŚCI I KONCENTRACJI NOŚNIKÓW.

Badanie zjawiska rezonansu elektrycznego w obwodzie RLC

Pole elektromagnetyczne

( L ) I. Zagadnienia. II. Zadania

Pomiar indukcyjności.

TRANZYSTORY BIPOLARNE

Ćwiczenie 5 Badanie sensorów pola magnetycznego na przykładzie magnetorezystora AMR

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 41: Busola stycznych

Człowiek najlepsza inwestycja

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

2 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Ć wiczenie 2 POMIARY REZYSTANCJI, INDUKCYJNOŚCI I POJEMNOŚCI

6. Zjawisko Halla w metalach

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Katedra Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego. Ćwiczenie 1 Badanie efektu Faraday a w monokryształach o strukturze granatu

Prosty model silnika elektrycznego

WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

Obwody liniowe. Sprawdzanie praw Kirchhoffa

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

DIPOLOWY MODEL SERCA

Elektrodynamika Część 5 Pola magnetyczne w materii Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Ćwiczenie nr 123: Dioda półprzewodnikowa

Indukcja magnetyczna pola wokół przewodnika z prądem. dr inż. Romuald Kędzierski

Wyznaczenie składowej poziomej indukcji ziemskiego pola magnetycznego

Zad. 2 Jaka jest częstotliwość drgań fali elektromagnetycznej o długości λ = 300 m.

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wyznaczanie modułu Younga metodą strzałki ugięcia

( F ) I. Zagadnienia. II. Zadania

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 28 PRĄD PRZEMIENNY

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Ćwiczenie nr 31: Modelowanie pola elektrycznego

Siła Elektrodynamiczna

BADANIE EFEKTU HALLA. Instrukcja wykonawcza

Ćwiczenie nr 47: Wyznaczanie indukcji magnetycznej cylindrycznych magnesów neodymowych.

Transkrypt:

Ćwiczenie nr 16 MOMENT MAGNETYCZNY W POLU MAGNETYCZNYM Aparatura Zasilacze regulowane, cewki Helmholtza, multimetry cyfrowe, dynamometr torsyjny oraz pętle próbne z przewodnika. X Y 1 2 Rys. 1 Układ pomiarowy (1- Zasilacz oraz multimetr cyfrowy odpowiedzialny za obwód cewek Helmholtza, 2 - Zasilacz oraz multimetr cyfrowy odpowiedzialny za obwód badany). 1 2 Rys. 2 Widok z góry na ramkę ustawioną względem dynamometru w pozycji wyzerowanej (X na rysunku 1). 1 znacznik na belce dynamometru, 2 ramię dynamometru. 1/16

Przebieg ćwiczenia A. Wyznaczanie zależności momentu siły skręcającej obwód (pętla w kształcie okręgu) z prądem od wartości indukcji zewnętrznego pola magnetycznego. 1. W celu wyzerowania układu należy: Przeprowadzić procedurę zerowania układu bez przyłożonego napięcia do cewek Helmtholtza oraz pętli próbnych. Przy pomocy pokrętła znajdującego się nad skalą dynamometru ustawić zero. Przy pomocy pokrętła znajdującego się na dole dynamometru ustawić wychylenie ramki (przymocowanej do urządzenia pomiarowego) tak jak na rysunku (nr 2). 2. Ustawić biały znacznik na belce pokrętła każdego z multimetrów cyfrowych na symbol A, co spowoduje pomiar natężenia prądu przez każdy z mierników. 3. Obwód badany jest ustawiony między cewkami Helmholtza w taki sposób, że kąt α zawarty między wektorem indukcji pola magnetycznego generowanego przez cewki Helmholtza oraz wektorem prostopadłym do płaszczyzny badanego obwodu jest równy 90 0. Włączyć zasilacz dla badanego obwodu i ustawić delikatnie natężenia prądu około I OB = 3A. 4. W celu odczytania wyniku pomiaru należy: Za pomocą pokrętła Y (rys. 1) ustawić ramkę pomiarową pomiędzy dwoma czarnymi znacznikami na belce (rys. 2). Skala na dynamometrze torsyjnym wyrażona jest w mn (10-3 N), nie jest to pomiar momentu siły skręcającej. Obliczyć moment siły ze wzoru M = l x F (wszystkie potrzebne stałe fizyczne znajdują się na końcu instrukcji). 5. Włączyć zasilanie cewek Helmholtza. Zmieniać natężenie płynącego prądu w cewkach Helmholtza przez delikatny obrót potencjometru oznaczonego symbolem V, począwszy od 0, co około 0,4 A nie przekraczając wartości 3 A (8 wartości natężenia prądu). Dla każdej ustawionej wartości natężenia prądu w cewkach Helmholtza odczytać z wagi skręceń wartość siły skręcającej działającej na obwód i obliczyć wartość momentu siły dla długości ramienia l. Wyniki pomiarów zapisać w tabeli nr 1. 6. Dla każdej wartości natężenia prądu obliczyć na podstawie wzoru: =, B z wartość indukcji pola magnetycznego między cewkami Helmholtza, B z =B H ; μ przenikalność magnetyczna próżni; n liczba zwojów w układzie Helmholtza; I H - natężenie prądu w cewkach Helmholtza; R H - promień tych cewek. wartość indukcji pola magnetycznego między cewkami Helmholtza. 7. Wykorzystując poniższy wzór, sporządzić wykres funkcji: M(B z ) = µ B z M(B z ) moment siły skręcającej zależny od indukcji pola magnetycznego między cewkami Helmholtza; µ - moment magnetyczny; Na podstawie sporządzonego wykresu wyznaczyć wartość momentu magnetycznego badanego obwodu. 8. Znając wartość parametrów geometrii badanego obwodu (średnica oraz liczba zwojów) oraz natężenie przepływającego prądu, obliczyć na podstawie wzoru: = = μ teoretyczna wartość momentu magnetycznego; n liczba zwojów pętli w obwodzie badanym; R promień pętli obwodu badanego; d średnica pętli w obwodzie badanym; I! natężenie prądu w badanym obwodzie. 2/16

teoretyczną wartość momentu magnetycznego badanego obwodu i porównać tę wartość z wartością momentu magnetycznego otrzymaną w pkt. 5. 9. Wyznaczoną z wykresu wartość momentu magnetycznego badanego obwodu oraz obliczoną wartość teoretyczną tej wielkości umieścić wraz z jednostkami w odpowiedniej tabeli 1. B. Wyznaczenie średnicy badanego obwodu z prądem umieszczonego w jednorodnym polu 1. W celu wyzerowania układu należy: Przeprowadzać procedurę zerowania układu bez przyłożonego napięcia do cewek Helmholtza oraz pętli próbnych. Przy pomocy pokrętła znajdującego się na nad skalą dynamometru ustawić zero. Przy pomocy pokrętła znajdującego się na dole dynamometru ustawić wychylenie ramki (przymocowanej do urządzenia pomiarowego) tak jak na rys. 2. 2. Ustawić biały znacznik na belce pokrętła każdego z multimetrów cyfrowych na symbol A, co spowoduje pomiar natężenia prądu przez każdy z mierników. 3. Włączyć zasilanie cewek Helmholtza i ustawić wartość natężenia płynącego prądu na I H 3A. Obliczyć i zapisać wartość indukcji B H jednorodnego pola magnetycznego generowanego pomiędzy cewkami Helmholtza. 4. W celu odczytania wyniku pomiaru należy: Za pomocą pokrętła Y (rys. 1) ustawić ramkę pomiarową pomiędzy dwoma czarnymi znacznikami na belce (rys. 2). Skala na dynamometrze torsyjnym wyrażona jest w mn (10-3 N), nie jest to pomiar momentu siły skręcającej. Obliczyć moment siły ze wzoru M = l x F (wszystkie potrzebne stałe fizyczne znajdują się na końcu instrukcji). 5. Włączyć zasilacz obwodu badanego. Przy pomocy potencjometru delikatnie zwiększać natężenie prądu płynącego w tym obwodzie od 0 do około 3 A, co około 0,4 A (8 wartości). Dla każdej wartości natężenia prądu zmierzyć moment siły skręcającej działającej na badany obwód z prądem i obliczyć wartość momentu siły dla długości ramienia l. Wartości natężenia prądu i momentu siły skręcającej wpisać do tabeli nr 2. 6. Na podstawie danych zawartych w tabeli nr 2 sporządzić wykres funkcji: "# $= M#I!$ moment siły skręcającej zależny od natężenia prądu płynącego w obwodzie badanym. 7. Na podstawie sporządzonego wykresu obliczyć wartość średnicy badanego obwodu i wpisać ją w odpowiednie miejsce poniżej tabeli 2. Wartości stałych R H = 0,2 [m] d = 0,12 [m] & = 4π 10-7 ' () *+, l = 0,11 [m] długość ramienia dynamometru torsyjnego -. = 154 zwoje n = 3 zwoje Wymagane wiadomości teoretyczne 1. Własności funkcji liniowej. 2. Definicja i własności iloczynu wektorowego dwóch wektorów. 3. Definicja siły, jednostka siły, przeliczanie jednostki siły na podjednostki i odwrotnie. 3/16

4. Jednorodne pole magnetyczne, indukcja pola magnetycznego. Jednostki natężenia i indukcji pola magnetycznego. Siła działająca na ładunek elektryczny poruszający się w jednorodnym polu Siła działająca na przewodnik z prądem umieszczony w jednorodnym polu 5. Para sił działających na prostokątną ramkę z prądem umieszczoną w jednorodnym polu 6. Definicja momentu siły i momentu magnetycznego (jednostki). 7. Obliczenie wartości momentu magnetycznego dla obwodu w kształcie okręgu. 8. Obliczenie momentu siły działającej na obwód z prądem umieszczony w jednorodnym polu 9. Budowa układu Helmholtza do badania sił działających na obwód z prądem umieszczony w jednorodnym polu 10. Spin i moment magnetyczny definicje. Jądra paramagnetyczne - przykłady. 11. Absorpcja fal elektromagnetycznych- przejścia pomiędzy między poziomami energetycznymi jąder paramagnetycznych w stałym polu o indukcji B. Zjawisko jądrowego rezonansu magnetycznego. Częstotliwość rezonansowa. 12. Spektroskopia NMR i jej zastosowanie w chemii, biologii i medycynie. Funkcjonalny NMR i jego zastosowanie w diagnostyce. 13. Magnetyzacja podłużna i poprzeczna. Czas relaksacji T1 i T2. Zasady otrzymywania obrazów w tomografii rezonansu magnetycznego. Gradient natężenia pola magnetycznego. Zastosowanie tomografii NMR w obrazowaniu. Literatura 1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Podstawy fizyki, t. 3, PWN, Warszawa 2015. 2. Cz. Bobrowski: Fizyka krótki kurs, WNT 2012. 3. Ciesielski, B., Kuziemski, W. "Obrazowanie metodą magnetycznego rezonansu w medycynie", Oficyna wydawnicza "Tutor" 1994. 4. Gonet, B "Obrazowanie magnetyczno-rezonansowe Wydawnictwo Lekarskie PZWL 1997. 5. Hausser, K.H., Kalbitzer, H.R."NMR w biologii i medycynie", Wydawnictwo Naukowe UAM 1993. 6. Kęcki, Z. Podstawy spektroskopii molekularnej. PWN, 1998. 4/16

Uniwersytet Medyczny We Wrocławiu Katedra Biofizyki Zakład Biofizyki... Imiona i nazwiska studentów Wydział: Grupa studencka: Grupa ćwiczeniowa: Ćwiczenie 16 Moment magnetyczny w polu magnetycznym Podpis prowadzącego ćwiczenia Data: Stopień zaliczenia: A. Wyznaczanie zależności momentu siły skręcającej obwód (pętla w kształcie okręgu) z prądem od wartości indukcji zewnętrznego pola magnetycznego. Tabela 1. Natężenie prądu w cewkach Helmholtza [A] Wartość siły zmierzonej dynamometrem torsyjnym [N] Obliczona wartość momentu siły skręcającej [N x m] Wartość indukcji pola magnetycznego między cewkami Helmholtza [T] 0 Wartość momentu magnetycznego wyznaczonego z wykresu Obliczona teoretyczna wartość momentu magnetycznego 5/16

B. Wyznaczenie średnicy badanego obwodu z prądem umieszczonego w jednorodnym polu Tabela 2. Natężenie prądu w obwodzie badanym [A] Wartość siły zmierzonej dynamometrem torsyjnym [N] Obliczona wartość momentu siły skręcającej [N x m] Wartość indukcji pola między cewkami Helmholtza B H [T] 0. Wartość średnicy badanego obwodu wyznaczona z wykresu 6/16