Hold: 3gFY13. Navn: Dato: 19. august Rundeskema. Øvelsestidspunkt (tjek Lectio for ændringer): mandag d. 19. august 1. modul

Transkript

1 Hold: 3gFY13. Navn: Dato: 19. august Rundeskema. Øvelsestidspunkt (tjek Lectio for ændringer): mandag d. 19. august 1. modul tirsdag d. 20. august 1. modul torsdag d. 22. august 4. modul G1: Øv15 JoØv16 Øv17 G2: JoØv16 Øv17 Øv15 G3: Øv17 Øv15 JoØv16 Aflevering (tjek Lectio): Af15 Af16 Af17 Afleveringer. Øv15. Tangensboussolen. JoØv16. Jævn cirkelbevægelse. Øv17. Resistanstemperaturkoefficient. Øv = rapportøvelse, stor aflevering. JoØv = journaløvelse/skriftlig opgave, lille aflevering. Øv15. Tangensboussolen. rapportøvelse Formål: at måle B-feltet (den magnetiske induktion (fluxtæthed)) omkring en flad spole og beregne jordens magnetfelts vandrette komposant. Udstyr: Tangensboussol (boussol (fr) = kompas), træbord uden jern- og stålting og uden strømførende ledninger, 24 V spændingskasse + lange ledninger, ampèremeter, et kompas til (vælg ét der viser nord korrekt og har god drejelighed). Figur 1. Tangensboussol. Kilde: Udførelse: Tangensboussolen er en flad spole med et kompas i midten. Opstillingen placeres på bordet så spolen er orienteret nord-syd i forhold til Jordens magnetfelt. Boussolen er forsynet med otte stik. Ved at forbinde spændingskilden til første stik og ét af de øvrige stik fås følgende syv geometrier: Spole nr. radius r (cm) antal vindinger N 1 5, , ,5 1 A 10,1 1 B 10,1 2 C 10,1 3 D 10,1 4 Tabel 1. De syv geometrier. Lav en strømkreds af spændingskilde, ampèremeter og tangensboussol. Anvend lange ledninger, så kompasset ikke påvirkes af spændingskilden. Udfør en måleserie, hvor der vælges nogle af spolerne 1,2,3,A,B,C,D og indstilles på strømstyrker så udslagene ligger i mellemområdet: ca. 15 o 75 o. Notér spole nr., strømstyrke og de to kompassers udslag. Spole nr. r (m) (fra tabel 1) N (fra tabel 1) I (A) B centrum (µt) θ centrum =µ o*n*i/(2*r)*10 6 ( o ) B H1 (µt) =B centrum /tan θ centrum 1 B x=0,05 m (µt) *) =µ o*n*i*r 2 /(2(r 2 +x 2 ) 1,5 )*10 6 θ x=0,05 m ( o ) B H2 (µt) =B x=0,05 m /tan θ x=0,05 m

2 Udfyld skemaet ved at beregne B centrum, B h1 og B h2. *) er frivillig. Udføres ved at lægge et kompas ved x=5 cm. Spørgsmål: 1.Hvad bliver den beregnede værdi for B H? (Brug B H1 - og B H2 -værdierne til beregningen, men kassér dem der skiller sig mest ud.) Sammenlign med tabelværdien B H,tabel. Kommentér. Teori: B = µ o *N*I/(2*r) (Den magnetiske induktion i centrum af en flad spole. Orbit BA side 414) B = µ o *N*I*r 2 /(2(r 2 +x 2 ) 1,5 ) (Den magnetiske induktion langs centeraksen afstanden x fra centrum af en flad spole) µ 0 = 1,257*10-6 T*m/A = 1,257 µt*m/a (vakuumpermeabiliteten. Orbit BA side 415) Jordens magnetfelt i Danmark: B H,Skagen = 16,3 µt (H = horisontalintensiteten = vandret komposant) B(H,56 o N) = 17,1 µt B(H,<55 o N) = 17,7 µt B Bornholm = 17,5 µt (lokale afvigelser på Bornholm) B(V,>57 o N) = 46,9 µt (V = vertikalintensiteten = lodret komposant) B(V,56 o N) = 46,4 µt B V,sydligste del af Danmark = 45,8 µt B Bornholm = 46,4 46,9 µt (lokale afvigelser på Bornholm) Inklination = en lodret svingende magnetnåls vinkel med vandret = tan -1 (B V /B H ) = 69 o 71 o Fjerritslev har koordinaterne: 57,09 o N bredde og 9,26 o Ø længde. Fra: Databog fysik-kemi side 191. Måling med tangensboussolen: tan θ = B spole /B H (tangens til udslagsvinklen θ er lig forholdet imellem magnetfeltet fra spolen og magnetfelten fra Jorden (den vandrette/horisontale komposant)) <=> B H = B spole /tan θ Rapporten (1-4 sider) skal indeholde: 1. Forside eller rapportstart (dit navn, øvelsesnummer + øvelsestitel, afleveringsnummer, gruppedeltagere, dato) 2. Forsøgsudførelse (klip fra denne vejledning, skriv om evt. ændringer i forhold til vejledningen, gerne et foto af forsøget kan også sættes på evt. forside) 3. Resultater (alle målinger evt. i skema, alle observationer, kommentér udsædvanlige ting, evt. et beregningseksempel, fremhæv resultater og svar på vejledningens spørgsmål) 4.Vurdering/diskussion evt. i teksten (personlig kommentar til resultater, fejlkilder, evt. perspektivering, evt. referencer) 2

3 Opgaven afleveres elektronisk i Lectio. JoØv16. Jævn cirkelbevægelse. journaløvelse/lille rapportøvelse Sikkerhed: Tunge roterende ting er farlige. Undgå personskade. Undgå apparatur- og inventarskader. Formål: At måle på jævn cirkelbevægelse og tjekke formlen for centripetalkraften. Udstyr: Jævn cirkelbevægelseapparat (boremaskine + spændingskilde + svingarme m. målestok + vogn + kontralod + newtonmeter), stopur. Figur 1. Jævn cirkelbevægelseapparat. Fra: Bemærk: Gymnasiets udstyr ser lidt anderledes ud. Udførelse: Skru ikke for højt op for apparatet, da det kan forårsage personskade. Desuden kan apparaturet vrides skævt af det. Motorens omløbstal kan reguleres. Vognens masse kan varieres ved at lægge lodder på. Justér kontravægten, så der er balance. Cirklens radius kan varieres ved at hæve eller sænke newtonmeterets ophængningskrog. Centripetalkraften aflæses på newtonmeteret. Radius måles efter at motoren er standset, ved at trække vognen ud, til newtonmeteret viser det samme som under rotationen. Omløbstiden T måles ved at tage tid på 20 omløb. Der foretages målinger ved et passende antal forskellige kombinationer af m, r, T 20 og F cep,målt m (kg) r (m) F cep, målt,1 (N) (aflæses) a cep =v 2 /r (m/s 2 ) F cep,målt,2 =m*a cep (N) Teori: O cirkel = 2*π*r (omkredsen af en cirkel) T (omløbstiden. Enhed: s) v = 2*π*r/T (farten. Enhed: m/s) T 20 (s) T =T 20 /20 (s) %afvigelse =(F cep,målt,2 F cep,målt,1 )/F cep,målt,1 *100% 3 v (m/s) =2*π*r/T (m/s) Kommentar ω = 2*p/T (vinkelhastigheden. Enhed: s -1 (=antal radianer pr. sekunder. 360 o = 2*π radianer)) a cep = v 2 /r (centripetalaccelerationen. Enhed: m/s 2 ) F cep = m*v 2 /r (centripetalkraften. Enhed: N (=newton. 1 N = kg*m/s 2 )

4 Rapporten (1-2 sider) skal indeholde: 1. Forside (dit navn, gruppenummer, øvelsesnummer + øvelsestitel, dato) 2. Forsøgsudførelse (klip fra denne vejledning, skriv om evt. ændringer i forhold til vejledningen, et foto af forsøget kan også sættes på forsiden) 3. Resultater (målinger, observationer, evt. et beregningseksempel, resultater, besvar kort vejledningens spørgsmål) 4.Vurdering/diskussion (kort personlig kommentar til resultater, kort om fejlkilder, evt. perspektivering, evt. referencer) Opgaven afleveres elektronisk i Lectio. Øv17. Resistanstemperaturkoefficient. rapportøvelse Sikkerhed: Der arbejdes med kogende vand. Undgå skoldningsskader. Pas på stænk fra det kogende vand (sluk for elkedlen, hvis den koger for vildt). Få så lidt vand som muligt på de elektriske ting. Formål: at bestemme metallers/legeringers resistanstemperaturkoefficient og identificere metallet/legeringen. Udstyr: vand- og varmebestandige spoler, 24 V jævnspændingskilde, ampèremeter, voltmeter, elkedel, ledninger, termometer, håndklæde/laboratoriekøkkenrulle. Figur 1.Ved stuetemperatur Figur 2.Ved kogende vands temperatur. Udførelse: Lav en strømkreds af spændingskilde, ampèremeter og spole (tåler ca. 0,5 A). Tjek at der kan gå strøm igennem. Sæt et voltmeter henover spolen. Forsøget udføres i to dele 1.Ved stuetemperatur og én 2.Ved kogende vands temperatur. 1.Mål stuetemperaturen. Mål fx tre samhørende værdier af I og U. Gentag for de øvrige spoler. Notér spole nr., t, I og U. 2.Kom vand i elkedlen, så det dækker spolens metaltråd. Bring vandet i kog. Mål kogende vands temperatur. Mål fx tre samhørende værdier af I og U. Gentag for de øvrige spoler. Notér. Tør spolerne. Ryd op. Spole nr. Temperatur t ( o C) V2-1 Strømstyrke I (A) Spænding U (V) Modstand R =U/I (Ω) Kommentar (bl.a. metaltrådens udseende) V2-2 4

5 V2-3 V2-4 V2-5 V2-6 V2-7 Beregn modstanden R = U/I. Beregn den bedste værdi af R for en bestemt temperatur. Foretag lineær regression og bestem a og b. Beregn modstanden ved 0 o C R 0 (=b) og resistanstemperaturkoefficienten α (=a/r 0 ). Identificér metallet/legeringen. Teori: R t = R 0 *(1 + α*t) (Orbit BA side 183) <=> R t = R 0 *α*t + R 0 y = a *x + b Spole nr. R 0 (Ω) α ( o C -1 ) Metal/legering. a b Kommentar. a Orbit BA side 183 b Databog fysik-kemi side

6 Rapporten (1-4 sider) skal indeholde: 1. Forside eller rapportstart (dit navn, øvelsesnummer + øvelsestitel, afleveringsnummer, gruppedeltagere, dato) 2. Forsøgsudførelse (klip fra denne vejledning, skriv om evt. ændringer i forhold til vejledningen, gerne et foto af forsøget kan også sættes på evt. forside) 3. Resultater (alle målinger evt. i skema, alle observationer, kommentér udsædvanlige ting, evt. et beregningseksempel, fremhæv resultater og svar på vejledningens spørgsmål) 4.Vurdering/diskussion evt. i teksten (personlig kommentar til resultater, fejlkilder, evt. perspektivering, evt. referencer) Opgaven afleveres elektronisk i Lectio. 6