Badanie siły elektromotorycznej Faradaya

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

Badanie transformatora

Badanie transformatora

Ćw. 27. Wyznaczenie elementów L C metoda rezonansu

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

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Podstawy obsługi oscyloskopu

Podstawy fizyki sezon 2 6. Indukcja magnetyczna

Badanie transformatora

Wykład 15: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Prądy wirowe (ang. eddy currents)

Wykład 14: Indukcja cz.2.

Indukcyjność. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Indukcja elektromagnetyczna. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

Wykład 14: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

Ć W I C Z E N I E N R E-8

Ferromagnetyki, paramagnetyki, diamagnetyki.

Fizyka współczesna. Zmienne pole magnetyczne a prąd. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej Powstawanie prądu w wyniku zmian pola magnetycznego

POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW

Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Podstawy Automatyki laboratorium

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Wyznaczanie siły występującej pomiędzy przewodnikami z prądem

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

MOMENT MAGNETYCZNY W POLU MAGNETYCZNYM

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

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

POLE MAGNETYCZNE Własności pola magnetycznego. Źródła pola magnetycznego

Podstawy fizyki sezon 2 5. Pole magnetyczne II

Ćwiczenie nr 41: Busola stycznych

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO. Instrukcja wykonawcza

BADANIE ELEMENTÓW RLC

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

07 K AT E D R A FIZYKI STOSOWA N E J

Obwód składający się z baterii (źródła siły elektromotorycznej ) oraz opornika. r opór wewnętrzny baterii R- opór opornika

LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW. Stany nieustalone

Podstawy użytkowania i pomiarów za pomocą OSCYLOSKOPU

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

E107. Bezpromieniste sprzężenie obwodów RLC

E 6.1. Wyznaczanie elementów LC obwodu metodą rezonansu

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

Obwody sprzężone magnetycznie.

ε (1) ε, R w ε WYZNACZANIE SIŁY ELEKTROMOTOTYCZNEJ METODĄ KOMPENSACYJNĄ

Wyznaczanie stosunku e/m elektronu

Pole elektromagnetyczne

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

Badanie diod półprzewodnikowych

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

3.5 Wyznaczanie stosunku e/m(e22)

UKŁADY Z PĘTLĄ SPRZĘŻENIA FAZOWEGO (wkładki DA171A i DA171B) 1. OPIS TECHNICZNY UKŁADÓW BADANYCH

MAGNETYZM, INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. Zadania MODUŁ 11 FIZYKA ZAKRES ROZSZERZONY

WYKŁAD 2 Pojęcia podstawowe obwodów prądu zmiennego

Badanie histerezy magnetycznej

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Pomiar indukcyjności.

LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW

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

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

POMIAR NAPIĘCIA STAŁEGO PRZYRZĄDAMI ANALOGOWYMI I CYFROWYMI. Cel ćwiczenia. Program ćwiczenia

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

Zwój nad przewodzącą płytą

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

Instrukcja do ćwiczenia Nr 60

Wykład FIZYKA II. 4. Indukcja elektromagnetyczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 1 Pomiar wielkości elektrycznych z wykorzystaniem instrumentów NI ELVIS II

Ćwiczenie 1. Sprawdzanie podstawowych praw w obwodach elektrycznych przy wymuszeniu stałym

Elektrodynamika Część 6 Elektrodynamika Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Ćwiczenie 2 Mostek pojemnościowy Ćwiczenie wraz z instrukcją i konspektem opracowali P.Wisniowski, M.Dąbek

Badanie obwodów z prostownikami sterowanymi

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

OBWODY MAGNETYCZNE SPRZĘśONE

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

A. istnieniu siły elektrodynamicznej C. zjawisku indukcji elektromagnetycznej B. zjawisku indukcji magnetycznej D. namagnesowaniu zwojnicy

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI

INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA

LIV OLIMPIADA FIZYCZNA 2004/2005 Zawody II stopnia

Podstawy fizyki sezon 2 5. Indukcja Faradaya

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Prawa Maxwella. C o p y rig h t b y p lec iu g 2.p l

Wykłady z Fizyki. Elektromagnetyzm

Pomiar indukcji pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu

30R4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM ROZSZERZONY

Pole magnetyczne. Magnes wytwarza wektorowe pole magnetyczne we wszystkich punktach otaczającego go przestrzeni.

INSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI BADANIE TRANSFORMATORA. Autor: Grzegorz Lenc, Strona 1/11

R L. Badanie układu RLC COACH 07. Program: Coach 6 Projekt: CMA Coach Projects\ PTSN Coach 6\ Elektronika\RLC.cma Przykłady: RLC.cmr, RLC1.

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

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Ćwiczenie nr 25: Interferencja fal akustycznych

Elektromagnetyzm. pole magnetyczne prądu elektrycznego

Powtórka 5. między biegunami ogniwa przepłynął ładunek 13,5 C. Oblicz pracę wykonaną przez ogniwo podczas przemieszczania ładunku między biegunami.

) I = dq. Obwody RC. I II prawo Kirchhoffa: t = RC (stała czasowa) IR V C. ! E d! l = 0 IR +V C. R dq dt + Q C V 0 = 0. C 1 e dt = V 0.

Kolokwium 2. Środa 14 czerwca. Zasady takie jak na pierwszym kolokwium

Ć wiczenie 2 POMIARY REZYSTANCJI, INDUKCYJNOŚCI I POJEMNOŚCI

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA

Transkrypt:

Badanie siły elektromotorycznej Faradaya Wprowadzenie Zasady działania urządzeń elektrycznych stanowią ciekawą część fizyki. Wszyscy znamy z otoczenia silniki elektryczne i prądnice. Jednak zasada ich działania wydaje się trudna do zrozumienia. Przyglądając się bliŝej okazuje się, Ŝe działanie takich urządzeń nie jest trudne i wykorzystują one jedynie najprostsze prawa fizyki. W tym doświadczeniu prawa te zostaną zobrazowane na prostych i zrozumiałych przykładach. Efekt siły elektromotorycznej Faradaya jest zjawiskiem indukowania siły elektromotorycznej w pętli przewodnika, znajdującej się w zmiennym polu magnetycznym. Dokładny wzór to: ε= dφ/dt (11.1) gdzie ε jest siłą elektromotoryczną, a Φ jest strumieniem indukcji magnetycznej, zdefiniowanym za pomocą równania Φ= B (S) r ds r (11.) gdzie B jest indukcją pola magnetycznego, a ds jest elementem powierzchni. Całkowanie ma miejsce po zamkniętej powierzchni (którą w doświadczeniu stanowi powierzchnia objęta uzwojeniem cewki) przez którą przenika pole magnetyczne. Proszę zwrócić uwagę, Ŝe B i ds. są wektorami a mnoŝenie to iloczyn skalarny. Proszę teŝ zauwaŝyć, Ŝe element powierzchni ds. jest określony za pomocą wektora normalnego, tj. wektora prostopadłego do powierzchni o wielkości równej polu tej powierzchni. 79

MoŜna zauwaŝyć, Ŝe wartość siły elektromotorycznej zaleŝy od szybkości zmian strumienia: gdy są one duŝe, siła elektromotoryczna jest duŝa. Jak zapewnić duŝe zmiany strumienia magnetycznego? Jednym ze sposobów jest szybkie jego zmienianie, a drugim jest powiększenie strumienia indukcji. Jak moŝna go powiększyć? MoŜna to łatwo zrobić zwiększając powierzchnię przez którą przenika pole magnetyczne (moŝna tego dokonać zwiększając liczbę zwojów lub przekrój poprzeczny cewki). Następnym problemem jest to, jak wywoływać zmiany strumienia magnetycznego by uzyskać siłę elektromotoryczną. MoŜna włączać i wyłączać elektromagnes, lecz jest to słaby pomysł gdyŝ nie da się w ten sposób generować nowej energii elektrycznej. Lecz zastanówmy się chwilę, jakie mnoŝenie występuje pomiędzy B i ds. w definicji strumienia. Iloczyn skalarny? CzyŜ nie jest on czuły na kąt między wektorami? Oczywiście. Ten pomysł jest wykorzystywany we wszystkich typowych generatorach prądu, równieŝ w dynamach rowerowych. Wystarczy obracać płaszczyznę przez którą przenika pole w obrębie pola magnetycznego i w ten sposób uzyskamy zmienną wielkość strumienia. Poza tym co powiedziano do tej pory, jest jeszcze jeden sposób na powiększenie strumienia magnetycznego przenikającego przez uzwojenie. MoŜna w uzwojenie włoŝyć rdzeń ferromagnetyczny i w ten sposób powiększyć pole magnetyczne w obrębie uzwojenia. Powiększenie pola wynika z ułoŝenia się zgodnie z liniami pola domen magnetycznych wewnątrz rdzenia (maleńkich magnesików). Rys.1. Magnetyzacja B materiału ferromagnetycznego w zewnętrznym polu magnetycznym H. 80

Wzór na siłę elektromotoryczną Faradaya moŝna łatwo wyprowadzić z równań Maxwella, wykorzystując twierdzenie Stokesa: r r B rote = t (S) ds (11.3) Po całkowaniu, wykorzystujemy twierdzenie Stokesa do zamiany całki powierzchniowej z rotacji na całkę konturową z pola. Jednocześnie, prawa strona równania równieŝ jest całkowana, dając z definicji strumień pola magnetycznego (S) AB r r rote ds = t r r Φ E dl = t (S) r r B ds (11.4) (11.5) Teraz naleŝy zauwaŝyć, Ŝe pole elektryczne jest miarą spadku potencjału na zadanej odległości i jest wyraŝane w woltach na metr (w ogólności, trójwymiarowe pole r elektryczne wiąŝe się z potencjałem elektrycznym φ poprzez relację E = gradϕ ). Tak więc jeśli scałkujemy spadek potencjału na całej długości przewodnika, uzyskamy róŝnicę potencjałów na jego końcach: AB E r dl r = ϕ ϕ = ε B A (11.6) Podstawiając do równania 11.5, uzyskamy: Φ ε = (11.7) t. Pomiary 81

Stanowisko pomiarowe dla tego ćwiczenia jest pokazana niŝej (Rys. ). Składa się z obracającego się magnesu i dwóch cewek. Obracający się magnes jest źródłem indukcji magnetycznej, która przenikając przez uzwojenia generuje strumień magnetyczny. Podczas obracania magnesu, strumień przenikający przez cewki zmienia się zgodnie z iloczynem skalarnym definicji strumienia. Układ pomiarowy umoŝliwa pomiary wpływu rdzenia ferromagnetycznego cewki i pomiary wpływu ilości zwojów na generowaną siłę elektromotoryczną. Rys.. Układ pomiarowy. Wpływ rdzenia ferromagnetycznego mierzony jest na zatrzaskach a,b: podłączamy do nich oscyloskop. Następnie, obracamy magnes i obserwujemy indukowanie się siły elektromotorycznej na ekranie oscyloskopu. MoŜemy wkładać i wyjmować rdzeń i obserwować jak zmieniają się przez to przebiegi. Aby zaobserwować wpływ róŝnej ilości zwojów na siłę elektromotoryczną, uŝywamy zatrzasków cd, de i ce. Zatrzaski te połączone są z drugą cewką i obejmują albo całą cewkę (ce) lub jej fragment (zatrzaski cd, de). 8

Rys. 3. Oscyloskop. Jak wspomniano wyŝej, pomiary wykonywane są na oscyloskopie. Jego rysunek przedstawiono na Rys. 3. Oscyloskop jest urządzeniem, które wyświetla przebiegi badanego napięcia względem czasu. Jego działanie opiera się na zasadzie działa elektronowego, podobnie jak telewizor. Działo elektronowe emituje elektrony w kierunku ekranu, gdzie uderzając w luminofor elektron powoduje świecenie. Po drodze, elektrony te zakrzywiane są za pomocą pionowego i poziomego pola elektrycznego. Pole pionowe pochodzi od badanego napięcia, natomiast pole poziome pochodzi od układu podstawy czasu i ma przebieg piłokształtny, umoŝliwiający cykliczne przemiatanie ekranu od lewej do prawej (zobacz rys. 3a). 83

Rys. 3a. Zasada dzałania oscyloskopu. Podstawowymi kontrolkami oscyloskopu są: 1. Volt/div: pokrętło do ustalania skali wyświetlanych krzywych. W pionie kaŝda działka będzie oznaczała amplitudę o wielkości Volt/div woltów.. Time base/div: to pokrętło ustawia szybkość odświeŝania ekranu (Szybkość przemiatania go podczas rysowania wykresów). KaŜda działka pozioma będzie odtąd oznaczała odcinek czasu Time base/div sekund. (Uwaga! Chodzi o pojedynczą działkę, nie o cały ekran, składający się z 10 działek). PowyŜsze kontrolki składają się z duŝego pokrętła oraz mniejszego, zlokalizowanego na tym duŝym. Mniejsze pokrętła umoŝliwiają dalsze skalowanie napięcia/czasu, lecz jeśli z nich skorzystamy, to fizyczne wartości działek stają się nieokreślone (nie moŝemy odczytać wartości rozciągniętego napięcia lub czasu z wykresu, a jedynie ich kształt), Wyłączyć to rozszerzenie moŝna skręcając te pokrętła w prawo do maksimum. 84

Sygnały wejściowe podłączane są za pomocą kabli BNC. PowyŜej wejścia BNC w oscyloskopie moŝna określić czy mierzymy napięcie stałe czy zmienne. Ustawiamy domyślnie zmienne (~). Z lewej strony wyświetlacza, znajduje się pięć przycisków, sterujących wyświetlaniem. MoŜemy wybrać `I by wyświetlać dane z kanału 1, `II by wyświetlać dane z kanału, `I+II by wyświetlać sumę napięć z obu kanałów, `--- by przeplatać wykres z jednego kanału wykresem kanału drugiego (obie krzywe naraz obecne na ekranie) i ostatecznie `->-> by wyświetlać w jednym cyklu wykres z kanału 1, a w kolejnym cyklu z kanału. Jeśli szybkość odświeŝania jest wystarczająco wysoka, znów moŝna naraz obserwować dwa wykresy. Po prawej stronie ekranu są kontrolki do regulowania wyzwalania synchronizacji oscyloskopu. Oglądając wykres, chcielibyśmy by krzywa była zawsze rysowana począwszy od jednego punktu startowego przy kolejnych cyklach odświeŝania. W przeciwnym wypadku, ekran byłby zaśmiecony wieloma falami z róŝnych punktów startowych, zachodzącymi na siebie wzajemnie, np. jedną zaczynającą się od π/, inną od π/., π/3, itd. Jest to sterowane za pomocą wyzwalania. Za kaŝdym razem, gdy oscyloskop wykryje progowe napięcie i odpowiedni kierunek zbocza, włączana jest podstawa czasu i ekran jest odświeŝany. Amplituda wyzawalania sterowana jest pokrętłem Trig level. Przyciski `I i `II oznaczają wewnętrzne wyzwalanie oparte o dane z kanału 1 lub. Pozostałe przyciski słuŝą do synchronizacji zewnętrznej, którą nie będziemy się zajmować. Pozostałe kontrolki umoŝliwiają obsługę ekranu. przesuwa wykres w kierunku poziomym, ` ' przesuwa poszczególne kanały w pionie. Przyciski pod wyświetlaczem sterują jasnością, ostrością, odwróceniem znaku w kanale drugim. Pod wyświetlaczem znajduje się teŝ przycisk włączający oscyloskop (oznaczony po rosyjsku `ПИТАНЕ'). 85

Rys. 4. UŜywany generator. By zrozumieć ogólne zasady działania oscyloskopu, podłącz go do generatora (Rys. 4). Generator naleŝy włączyć za pomocą przełącznika (1), wybrać rodzaj fali (guziki w rządku ()), ustawić napięcie wyjściowe na maksimum (3) i ustalić jego amplitudę pokrętłem (4) na 10V. Offset DC (składowa stała, Directed Current) nie jest istotny, my badamy tylko składową zmienną przebiegu. Następnie ustalamy zakres częstotliwości fali (5) i wartość częstotliwości (6). Po wykonaniu tego, za pomocą kabla BNC-BNC łączymy oscyloskop z generatorem (wyjście (7) Out 600, o wewnętrznej oporności 600 Ω). Teraz manipulując pokrętłami Volts/div i Time base, próbujemy,,złapać wykres na ekranie oscyloskopu. Gdy to się uda, moŝemy próbować zmieniać częstotliwość i amplitudę generowanej fali aby przekonać się jak reaguje na takie zmiany oscyloskop. Poznawszy obsługę oscyloskopu I generatora, moŝna rozpocząć ćwiczenie. Odłącz oscyloskop od generatora. Weź kabel BNC z krokodylkami i podłącz końcówkę BNC do oscyloskopu, a krokodylki do zatrzasków w badanym układzie eksperymentalnym z rys.. Po podłączeniu, pociągnij za sznurek by rozkręcić magnes i zaobserwuj przebieg siły elektromotorycznej na oscyloskopie. Jeśli to konieczne, dobierz właściwe wzmocnienie i podstawę czasu. Spróbuj narysować przebieg w notatkach, najprościej wykorzystać aparat z telefonu komórkowego by złapać jego wygląd. 86

Zanotuj wzmocnienie i podstawę czasu! Będzie to potrzebne przy opracowywaniu wyników w domu. Powtórz pomiar przy innej szybkości obracania magnesu. Znów, narysuj krzywą i zanotuj wzmocnienie oraz podstawę czasu. Doświadczenie powtórz dla kaŝdej pary zatrzasków układu pomiarowego, a dla zatrzasków cewki ze rdzeniem, wykonaj dodatkowo pomiary z i bez rdzenia. Rys. 5. Przykładowy wykres siły elektromotorycznej w doświadczeniu. Posiadając wyniki, moŝna wykonać bardziej złoŝony pomiar, spróbować oszacować indukcyjności cewek w układzie. W tym celu musimy najpierw napisać równania elementów proponowanego obwodu pomiarowego (rys. 6.). Obwód składa się z generatora napięcia, opornika dekadowego i rezystancji generatora (R 1 =Dekada+600 Ω) oraz cewki L i jej rezystancji wewnętrznej R. Fig. 11.6. The circuit for L measurement. 87

KaŜdy z tych elementów spełnia prawo Ohma, wiąŝące napięcie z prądem: U U U U R1 R L R1 = ir 1 = ir di = L dt + U + U R L = U CC Zwróć uwagę na U L jest to prawo Ohma dla cewki. Odzwierciedla regułę Lenza: cewka przeciwstawia się zmianom pola magnetycznego w jej wnętrzu. PoniewaŜ pole to jest generowane prądem i, oznacza to, Ŝe szybkie zmiany prądu napotykają duŝą rezystancję, tzn. indukuje się wówczas duŝe napięcie, które przeciwstawia się napięciu z generatora, wymuszającemu przepływ prądu. Łącząc te równania, uzyskujemy niejednorodne równanie róŝniczkowe liniowe dla prądu i. Równanie to moŝna rozwiązywać na wiele sposobów, np. metodą zgadywania znaną z ćwiczeń z matematyki. ir 1 i = U + ir CC L di dt R 1 R + R 1 = U CC 1 exp R L t gdzie R=R 1 +R. Prąd zmienia się tu eksponencjalnie i tak teŝ zmieniać się będą wszystkie napięcia w obwodzie. Posiadając wyraŝenie na prąd, moŝna łatwo wyrazić wszystkie napięcia w obwodzie, podstawiając do wyŝej napisanych relacji. Stąd, napięcie na cewce i jej oporności wewnętrznej R (a więc to, co mierzymy oscyloskopem) moŝemy wyrazić jako: U L + U R = U CC R1 R + R 1 R exp t + U L CC R R + R 1 88

Równania te w analizie obwodów często wyprowadza się za pomocą reguły mnemotechnicznej: jeśli wiemy jakie są napięcia początkowe w obwodzie (przed załączeniem napięcia) i jakie są napięcia końcowe obwodu (dla t gdy cewkę moŝemy traktować jako zwarcie), to napięcia te musimy połączyć za pomocą eksponenty o stałej czasowej τ=l/r, gdzie R jest sumą oporności obwodu. Konkluzją z tych obliczeń jest to, Ŝe mierzone napięcie składa się z dwóch składowych: nieustalonej I stacjonarnej. Nieustalona zaleŝy wykładniczo od czasu i wygasa ze stałą czasową τ=l/r. Wiedząc o tym, moŝemy na generatorze ustawić falę prostokątną o częstotliwości np. 100Hz i podłączyć jeden biegun generatora do dekady oporników, a drugi biegun do jednego z zacisków badanej cewki. Następnie, drugi zacisk cewki podłączamy do wolnego zacisku dekady. To nasz układ pomiarowy. Trzeba jeszcze podłączyć oscyloskop. Podłączamy go, zaciskając krokodylki na zatrzaskach cewki. Uwaga! Oscyloskop i generator mają wspólną masę trzeba pilnować aby przypadkiem nie zewrzeć cewki lub opornika! Jeśli dostajemy dziwne przebiegi, zamienić bieguny napięcia/oscyloskopu miejscami! Mierzone przebiegi powinny być podobne do rys. 7. Rys.7. Przebieg obserwowany w pomiarach indukcyjności cewki. Przebieg zaczyna się od piku amplitudy (wyskalowanego na 4 działki), który opada do dwóch działek I stabilizuje się na tym poziomie (aby tak się stało, trzeba odpowiednio dobrać wartość opornika dekadowego, który kontroluje wysokość napięcia stacjonarnego względem napięcia początkowego). 89

Zanotuj wartość ustawionej rezystancji R1 (pamiętaj o dodaniu rezystancji wewnętrznej generatora). Z rozwiązania, które podano wyŝej, moŝna w takim przypadku (gdy napięcie spada o połowę) wywnioskować, Ŝe R1=R. Stąd mamy wartość oporności wewnętrznej cewki. Następnie, z oscyloskopu odczytaj ile czasu potrzeba eksponencie by zredukować amplitudę o połowę (na rys. 7 o jedną działkę). Znająć ten czas, moŝemy znaleźć L z równania: 1 = exp R 0.693 = t L L = R t 0.693 R L t 1/ 1/ 1/ 3. Opracowanie wyników Opracuj wyniki, wyjaśnij związki między zmierzonymi wartościami siły elektromotorycznej. Wyjaśnij kształt przebiegu tej siły. Oblicz indukcję magnetyczną wewnątrz cewki bez rdzenia (6893 zwoje). UŜyj dyskretnej postaci prawa Faraday a, φ/ t Φ/ t (wybierz w miarę liniową część narysowanego wykresu siły elektromotorycznej). Ponadto oblicz ilość zwojów wewnątrz cewki ze wzoru: µ N S L 0 µ = r l gdzie: N ilość zwojów, S pole przekroju poprzecznego cewki, l długość cewki. Przenikalność względna magnetyczna powietrza równa jest 1. 4. Pytania 1. Wyprowadź równanie na ε. 90

. Co to jest strumień? 3. Co to jest ferromagnetyk? 4. Co to jest prawo Ohma? 5. Jaki jest związek między potencjałem elektrycznym I polem elektrycznym? 6. Jak działa oscyloskop? 7. Jaki jest wzór na indukcyjność cewki? 8. Jak wygląda prawo Ohma dla cewki? 5. Literatura 1. Resnick R., Halliday D., Fizyka, Tom, PWN, Warszawa, 1989. Szydłowski H., Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa, 1994 3. Young H.D., Freedman R.A., University Physics with Modern Physics, Addison-Wesley Publishing Company, 000 91