a og b. Den magnetiske kraftlov Og måling af B ved hjælp af Tangensboussole

Relaterede dokumenter
a og b Den magnetiske kraftlov Og måling af B ved hjælp af Tangensboussole

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

Tangensboussole. Sebastian Bahn Christoffersen og Maksim Zalkovskij,

Bevægelse op ad skråplan med ultralydssonde.

Fysikrapport Joules lov. Gruppe Nr. 232 Udarbejdet af Nicolai og Martin

DETTE OPGAVESÆT INDEHOLDER 5 OPGAVER MED IALT 11 SPØRGSMÅL. VED BEDØMMELSEN VÆGTES DE ENKELTE

Stern og Gerlachs Eksperiment

Opgave 1. (a) Bestem de to kapacitorers kapacitanser C 1 og C 2.

13 cm. Tværsnit af kernens ben: 30 mm 30 mm

Fremstil en elektromagnet

Kapitel 10. B-felt fra en enkelt leder. B (t) = hvor: B(t) = Magnetfeltet (µt) I(t) = Strømmen i lederen (A) d = Afstanden mellem leder og punkt (m)

Øvelse 1.5: Spændingsdeler med belastning Udført af: Kari Bjerke Sørensen, Hjalte Sylvest Jacobsen og Toke Lynæs Larsen.

Magnetiske felter Ved luftledningsanlæg

AARHUS UNIVERSITET. Det Naturvidenskabelige Fakultet Augusteksamen OPGAVESTILLER: Allan H. Sørensen

2 Erik Vestergaard

Ohms lov. Formål. Princip. Apparatur. Brug af multimetre. Vi undersøger sammenhængen mellem spænding og strøm for en metaltråd.

Hvilke stoffer tiltrækkes af en magnet? 5.0.1

Fysikrapport Kogepladen. Gruppe Nr. 232 Udarbejdet af Nicolai & Martin

Modellering af elektroniske komponenter

Studieretningsopgave

Magnetens tiltrækning

Dverdalsåsen, 3213 Sandefjord, Norge

Elektrodynamik Lab 1 Rapport

Målinger på Bølgevippen, WGPC-III

1. Installere Logger Pro

Elektromagnetisme 10 Side 1 af 12 Magnetisme. Magnetisering

Vejledende opgaver i kernestofområdet i fysik-a Elektriske og magnetiske felter

En sumformel eller to - om interferens

Resonans 'modes' på en streng

FREMSTILLING AF VEKSELSPÆNDING. Induktion Generatorprincippet

Projektopgave Observationer af stjerneskælv

DETTE OPGAVESÆT INDEHOLDER 6 OPGAVER MED IALT 11 SPØRGSMÅL. VED BEDØMMELSEN VÆGTES DE ENKELTE

Antennens udstrålingsmodstand hvad er det for en størrelse?

Formålet med dette forsøg er at lave en karakteristik af et 4,5 V batteri og undersøge dets effektforhold.

Matematik A August 2016 Delprøve 1

Danmarks Tekniske Universitet

FY01 Obligatorisk laboratorieøvelse. Matematisk Pendul. Jacob Christiansen Afleveringsdato: 10. april 2003 Morten Olesen Andreas Lyder

AARHUS UNIVERSITET. Det naturvidenskabelige fakultet 3. kvarter forår OPGAVESTILLER: Allan H. Sørensen

Arbejdet på kuglens massemidtpunkt, langs x-aksen, er lig med den resulterende kraft gange strækningen:

Lysets hastighed. Navn: Rami Kaddoura Klasse: 1.4 Fag: Matematik A Skole: Roskilde tekniske gymnasium, Htx Dato:

8. Jævn- og vekselstrømsmotorer

Opgave 1 Til denne opgave anvendes bilag 1.

DTU. License to Thrill

Elektromagnetisme 10 Side 1 af 11 Magnetisme. Magnetisering

Øvelse i kvantemekanik Elektron-spin resonans (ESR)

Faldmaskine. , får vi da sammenhængen mellem registreringen af hullerne : t = 2 r 6 v

KØBENHAVNS UNIVERSITET NATURVIDENSKABELIG BACHELORUDDANNELSE Skriftlig prøve i Fysik 4 (Elektromagnetisme) 27. juni 2008

Gruppemedlemmer gruppe 232: Forsøg udført d. 6/ Joule s lov

Er superledning fremtiden for fusion?

Magnetens tiltrækning

Venus relative størrelse og fase

Analyse af måledata I

Matematik A studentereksamen

NOGLE OPGAVER OM ELEKTRICITET

Daniells element Louise Regitze Skotte Andersen

Da der er tale om ét indskud og renten er fast, benytter vi kapitalfremskrivningsformlerne til beregningen, hvor

Teoretiske Øvelser Mandag den 13. september 2010

SPOLER (DC) Princippet (magnetiske felter) Induktion og selvinduktion Induktans (selvinduktionskoefficient)

Det teknisk-naturvidenskabelige basisår Matematik 1A, Efterår 2005, Hold 3 Prøveopgave B

Kapitel 8. Magnetiske felter - natur, måleenheder m.v. 1 Wb = 1 Tesla = Gauss m 2 1 µt (mikrotesla) = 10 mg (miligauss)

Rækkeudvikling - Inertialsystem. John V Petersen

Værktøjskasse til analytisk Geometri

Trekants- beregning for hf

Danmarks Tekniske Universitet

KØBENHAVNS UNIVERSITET NATURVIDENSKABELIG BACHELORUDDANNELSE

Matematik A. Højere teknisk eksamen

Større Skriftlig Opgave

Stx matematik B maj 2009

Værktøjskasse til analytisk Geometri

praktiskegrunde Regression og geometrisk data analyse (2. del) Ulf Brinkkjær

EDR Frederikssund afdeling Almen elektronik kursus. Afsnit 9-9B-10. EDR Frederikssund Afdelings Almen elektronik kursus. Joakim Soya OZ1DUG Formand

Induktion Michael faraday var en engelsk fysiker der opfandt induktionstrømmen i Nu havde man mulighed for at få elektrisk lys og strøm ud til

Når strømstyrken ikke er for stor, kan batteriet holde spændingsforskellen konstant på 12 V.

til undervisning eller kommercielt brug er Kopiering samt anvendelse af prøvetryk El-Fagets Uddannelsesnævn

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 10 opgaver over. , og et punkt er givet ved: P (2, 1).

RENTES REGNING SIMULATION LANDMÅLING MÅLSCORE I HÅNDBO . K R I S T I A N S E N KUGLE G Y L D E N D A L

LiA 2 Side 0. Lineær algebra 3. kursusgang

MODUL 5 ELLÆRE: INTRONOTE. 1 Basisbegreber

Lineære sammenhænge, residualplot og regression

Rapport uge 48: Skråplan

Residualer i grundforløbet

b. Sammenhængen passer med forskriften for en potensfunktion når a = 1 og b= k.

Torben Laubst. Grundlæggende. Polyteknisk Forlag

Vejledende besvarelse

Løsning MatB - januar 2013

Analyse af måledata II

Fysik 2 - Den Harmoniske Oscillator

Erik Vestergaard 1. Opgaver. i Lineære. funktioner. og modeller

Lineære sammenhænge. Udgave Karsten Juul

1. Kræfter. 2. Gravitationskræfter

Lineær algebra 4. kursusgang

ELEKTROMAGNETISME. "Quasistatiske elektriske og magnetiske felter", side Notem kaldes herefter QEMF.

Undervisningsbeskrivelse

I fysik er der forskellige skriftlige discipliner, som du kan læse mere om på denne og de følgende sider.

Måleteknik Effektmåling

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 10 opgaver over. 1, og et punkt er givet ved: (2, 1)

Afstande, skæringer og vinkler i rummet

De følgende sider er et forsøg på en forklaring til det meste af det stof I skal have været igennem og som opgives til eksamen.

Projekt 8.12 Firkantstrigonometri og Ptolemaios sætning i cykliske firkanter

Anvendelse af matematik til konkrete beregninger

Transkript:

3.1.2. a og b Den magnetiske kraftlov Og måling af B ved hjælp af Tangensboussole Udført d. 15.04.08 Deltagere Kåre Stokvad Hansen Max Berg Michael Ole Olsen 1

Formål: Formålet med øvelsen er at måle/beregne det magnetiske kraftfelt B frembragt af en given spole som påtrykkes en given strømstyrke med en tangensboussole både ved brug af kompas og Hall-sonde. Apparatur: Cirkulære ledere. Bousolle (kompas eller Hall-sonde). Amperemeter. Strømforsyning. Teori og udførelse: Ved at følge vejledningen blev de cirkulære ledere placeret således at jordens magnetfelt var parallel med disse. Her efter blev udsvinget på kompasnålen aflæst ved forskellige strømstyrker, spolediametre, vindingstal og afstande i Z-retningen. Der blev ligeledes foretaget et antal målinger med en Hall-sonde. Kompasnålens udsving blev aflæst ved forskellige værdier af z og a og strømstyrke. Ligeledes blev feltstyrken målt ved forskellige værdier af z og a og strømstyrke. Den mere præcise fremgang vil fremgå af det følgende. Dette er ligningen for magnetfeltet for en cirkulær strømkreds: 2

1. Hvor B z er den magnetiske feltstyrke, I er strømmen, N er antal viklinger, a er radius af den cirkulære strømkreds og z er den lineære afstand fra centrum af den cirkulære strømkreds. Ved at sikre at Jordens B-felt er (B 0 ) er orienteret vinkelret på B z kan det resulterende B-felt bestemmes ud fra forholdet mellem disse felter. Tangens til vinklen mellem spolens felt og jordens felt findes ved: 2. hvor B z er bestemt som ovenfor, mens B 0 er jorden magnetiske felt og v er vinkel for det resulterende B-felt, og som kompasset stiller sig i. Nu kan en sammenhængene for I, N, z og a bestemmes eksperimentelt. Sammenhængen mellem tan(v) og I er givet ved: 3. Resultatet af denne undersøgelse er afbildet på Figur 1 og Figur 2 for N=1, z=0, a lig med henholdsvis 52 mm og 101 mm. For at undersøge sammenhængen mellem tan(v) og a fastholdes z=0, N=1 og I= 2 A, og ligning () bliver da til: 4. Denne sammenhæng er afbildet på Figur 3. 3

For at undersøge sammenhængen for N fastholdes z=0, a=101mm og I=2 A, mens N varieres fra 1-4. 5. Afbildningen af denne sammenhæng er vist på Figur 4. Endelig undersøges sammenhængen mellem tan(v) og z. Dette gøres for N=4, a=101 mm og I=1,5 A, mens z antager værdierne 0, 100 og 150 mm. Sammenhængen er afbildet som: 6. Og fremgår af Figur 5. For at kunne bestemme funktionsafhængigheden af a, z og N benyttes en Hallsonde til måling af det resulterende B-felt, når Hallsonden placeres vinkelret feltet fra den cirkulære strømkreds. På Figur 6 er sammenhængen for B z (a) afbildet ved fastholdt z=20 mm, N = 1 og I= 2 A og a=52 mm, 68 mm, 86 mm og 101 mm, hvor B z (a) er afbildet overfor 1/a. Ligeledes er sammenhængen for B z (N) afbildet på Figur 7 for z=20 mm, a=101 mm og I= 2 A, mens N=1,2,3 og 4, hvor B z (N) er afbildet overfor N. På Figur 8 er afhængigheden af B z (z) afbildet overfor, a=101 mm, N=4 og I=2 A. Usikkerheder på måleresultater: Den relative unøjagtighed på tan v er: 4

Dette blev efterprøvet ved at indsætte Δv værdier på 1º ved vinkler ved henholdsvis: 5º, 25º, 45º, 65º og 85º. Dette gav tilsvarende nøjagtigheder på ca.: 11½, 2½, 2, 2½, og 11½. Altså mindst unøjagtighed omkring 45º hvor sin 2v har sin maksimalværdi på 1. Usikkerheden på tan(v) som er angivet på graferne i rapporten er beregnet ved antagelse om at usikkerheden på vinklen var på en ±½ º. Det medfører at usikkerheden på tan(v) er givet ved: Usikkerheden på strømmen er sat til ±0,05 A, vurderet over variationen over forsøgene, hvor det blev bemærket at strømstyrken ændrede sig med tiden formegentlig pga. temperaturændringer i ledninger og deraf følgende ændring af elektrisk modstand. Usikkerheden på a er vurderet til at være i størrelsesordenen ± 1mm (regner med at værkstedet kan sit kram). Denne usikkerhed tages med, når der afbildes sammenhænge af typen hvor ΔB(a) bliver givet ved: Og tilsvarende bliver usikkerheden på z vurderet til ± 3 mm, og den følger samme beregningsmetode når usikkerheden på ΔB(z) afbildes. Usikkerheden på N antages sjovt nok at være nul. 5

Usikkerheden ved Hall-målinger er vurderet til at være ±0,5 μt. Dette er sket på baggrund af variationen i dataopsamlingen for et datapunkt, som er gennemsnittet af minimum 10 målinger over 10 sek. Resultater Figur 1. Kompasmåling: Vindingsdiameter = 52 mm. tan (v) som funktion af strømstyrke. 6

Figur 2. Kompasmåling: Vindingsdiameter = 110 mm. tan (v) som funktion af strømstyrken. Figur 3. Kompasmåling: Strømstyrke = 2 A. tan (v) som funktion af sløjfediameter -1. 7

Figur 4. Kompasmåling: Strømstyrken = 1,5 A. Vindingsdiameter = 101mm. tan (v) som funktion af vindingstallet. Figur 5. : Strømstyrke = 1,5 A. Vindingsdiameter = 101 mm. tan (v) som funktion af 101 2 /(z 2 +101 2 ) (3/2). 8

Figur 6. Hall-måling: Afstand fra vinding =20 mm. Strømstyrke = 2 A. Feltstyrke som funktion af a 2 /(20 2 +a 2 ) (3/2). 9

Figur 7. Hall-måling: Afstand 20 mm. Strømstyrke = 2 A. Viklingsdiameter =101 mm. Feltstyrke som funktion af vindingsantallet. Figur 8. Hall-måling: Vindingstal =4. Strømstyrke =2 A. Viklingsdiameter=101 mm. Feltstyrke som funktion af 101 2 /(z 2 +101 2 ) (3/2). 10

Beregning af B 0 Det er muligt ud fra Figur 1 til Figur 5 beregne B 0 ud fra ligningerne i teoriafsnittet. De lineære regressioner fra graferne benyttes i beregningerne. Figur 1-2, B0 beregnet: μ tan v = 0 Na 2 2 2B 0 z 2 a 2 3/ 2 I B = μ 0 Na 0 2tan v z 2 a 2 3/2 I tanv =0.5574,a=52 10 3 m, N=1 I B 0{Fig1} = 4 10 7 1 52 10 3 m 2 2 0 2 52 10 3 m 2 1 3/ 2 0.5574 A 11

Resultatet heraf bliver: Figur 1: B 0 = μt Figur 2: B 0 = μt Figur 3: B 0 = μt Figur 4: B 0 = μt Figur 5: B 0 = μt Konklusion: Af øvelserne fremgik det at den forventede sammenhænge blev genfundet i eksperimenterne. Den beskrevne sammenhæng i ligning er bekræftet under de beskrevne usikkerheder. B 0 blev bestemt til ca. ### i overensstemmelse med opgivne værdier. 12