A nyugalmi elektromágneses indukció 10. évfolyam

Tartalomjegyzék Kísérleti eszközök Beállítások Az első mérés A második mérés A harmadik mérés A jelenség magyarázata

Kísérleti eszközök A kísérlethez szükséges eszközök: 2-3 (különböző menetszámú) tekercs, vasmaggal. Egy forgatható mágnesrúd („iránytű”). EDAQ530, mérőszenzor, PC, amelyekkel mérhető a tekercs(ek) végpontjai között a feszültség. >

A szenzor beállításai 1. Az iránytű kis mágneses indukciója miatt viszonylag nagy erősítés szükséges, ezért a panelen a jumper az IC-hez közelebbi helyzetben legyen. 1200 menetes tekercs, vasmag ill. erősebb mágnesrúd esetén elegendő lehet a tízszeres erősítés is. (A jumper az IC-től távolabb legyen.) 100x 10x

A szenzor beállításai 2. Csatlakoztassuk a vezetékeket a tekercs végpontjaihoz.

Az EDAQ530 csatlakoztatása Csatlakoztassuk a szenzort az EDAQ530-hoz, majd az utóbbit a PC/Laptop USB-portjához. Indítsuk el a szoftvert.

A szoftver beállításai 1. A B csatorna aktív, a többi nem. A szenzor típus: lineáris. A függőleges tengelyen esetleg kikapcsolható az automatikus skálázás.

A szoftver beállításai 2. A mintavételezési frekvenciát állítsuk (legalább) 25 Hz-re. Az átlagolás kikapcsolható. Az időablak változtatható. (Legalább 10 másodperc legyen.)

Az első mérés menete A mérés (a szoftverben) a Start menüpont segítségével indítható. Helyezzük el a tekercset az iránytű mellé, vasmag nélkül. Hozzuk mozgásba („forgásba”) az iránytűt! Figyeljük meg az iránytű mozgását, a műszer által mutatott feszültség-idő diagramot!

Az első mérés eredménye

A nyugalmi elektromágneses indukció A tekercs belsejében változó mágneses mező a tekercs végpontjai között feszültséget kelt. A jelenség neve: nyugalmi elektromágneses indukció.

Az első mérés tapasztalatai A műszer által jelzett feszültség-idő diagram „követi” az iránytű mozgását. Ahogy az iránytű egyre lassabban forog, úgy csökken a keletkező feszültség is. Amikor az iránytű forgása leáll, feszültség sem keletkezik.

A második mérés menete Az előző mérés(ek) diagramja(i) a Reset charts menüpont segítségével törölhető(k). Végezzük el a mérést az első méréssel azonos módon, de úgy, hogy a mérés előtt a tekercsbe vasmagot helyezünk.

A második mérés eredménye A kijelzett feszültség csúcsértéke nagyobb!

A második mérés tapasztalatai A tekercs belsejében elhelyezett vasmag hatására a tekercs végpontjai között indukálódó feszültség növekszik.

A harmadik mérés menete Az előző mérés(ek) diagramja(i) a Reset charts menüpont segítségével törölhető(k). Végezzük el a méréseket az első méréssel azonos módon, de úgy, hogy különböző menetszámú (300, 600, 1200,…) tekercseket használunk! 300 1200

A harmadik mérés tapasztalatai A nagyobb menetszámú tekercsben – azonos egyéb körülmények mellett – nagyobb feszültség keletkezik.

A jelenség magyarázata 1. A tekercs végpontjai között azért keletkezik feszültség, mert a tekercs belsejében változik az indukciófluxus. A

A jelenség magyarázata 2. A fluxus nagyobb, ha erősebb a mágneses tér (B) nagyobb a felület (A) Kísérletünkben a menetszám (N) növelésével a (menet)felületet növeltük meg, ezért tapasztaltuk, hogy a menetszám növelésével a (csúcs)feszültség nagysága nő.

A jelenség magyarázata 3. Tapasztalataink szerint feszültség csak akkor keletkezik, ha a fluxus változik, a gyorsabb változás nagyobb feszültséget kelt. Tehát az indukálódó feszültség az indukciófluxus változási gyorsaságával arányos.

Az indukciós törvény (M. Faraday, 1831) Az indukált feszültség nagysága: