A mozgási elektromágneses indukció

Az előadások a következő témára: "A mozgási elektromágneses indukció"— Előadás másolata:

1 A mozgási elektromágneses indukció
10. évfolyam

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

3 Kísérleti eszközök A kísérlethez szükséges eszközök: 4 db patkómágnes.
Egy állvány és a rajta szabadon mozgó („lengő”) rézvezeték. EDAQ530, mérőszenzor, PC, amelyekkel mérhető a rézdrót végpontjai közötti feszültség. >

4 A szenzor beállításai Az igen kicsi mágneses indukció (mT) miatt viszonylag nagy erősítés szükséges, ezért a panelen a jumper az IC-hez közelebbi helyzetben legyen. Csatlakoztassuk a szenzort a rézvezetéket tartó állvány csatlakozási pontjaihoz.

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

6 A szoftver beállításai 1.
A B csatorna aktív, a többi nem. A szenzor típus: lineáris.

7 A szoftver beállításai 2.
A mintavételezési frekvenciát állítsuk (legalább) 25 Hz-re. Az átlagolást nem célszerű 4-nél magasabbra állítani.

8 Az első mérés menete A mérés (a szoftverben) a Start menüpont segítségével indítható. Hozzuk mozgásba („lengésbe”) az állványon a rézvezetéket! Figyeljük meg a drót mozgását, a műszer által mutatott feszültség-idő diagramot!

9 Az első mérés eredménye

10 A mozgási elektromágneses indukció
A mágneses térben mozgó vezetőben feszültség keletkezik. A jelenség neve: mozgási elektromágneses indukció.

11 Az első mérés tapasztalatai
A műszer által jelzett feszültség-idő diagram „követi” a vezeték sebességének változását. Ez nem csak a sebesség nagyságára, hanem az irányára is igaz!

12 A második 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 a patkómágnesek számát minden mérés előtt csökkentsük eggyel!

13 A második mérés eredménye 1.
4 db mágnes; a csúcsérték 2,075

14 A második mérés eredménye 2.
3 db mágnes; a csúcsérték 2,065

15 A második mérés eredménye 3.
2 db mágnes; a csúcsérték 2,04

16 A második mérés tapasztalatai
A mágneses tér erősségének (indukciójának) csökkenésével a mozgó vezetőben indukálódó feszültség nagysága is csökken. A kísérletben nem csak a mágneses tér erőssége, hanem a mágneses térben mozgó vezetékdarab hossza is csökkent.

17 A harmadik mérés menete 1.
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 a patkómágneseket a mérés után megfordítjuk!

18 A harmadik mérés menete 2.
Figyeljük meg a műszer által mutatott feszültség-idő diagramokat, különösen a legelső kilendülés irányát!

19 A harmadik mérés eredménye É-D

20 A harmadik mérés eredménye D-É

21 A harmadik mérés tapasztalatai
A mágneses tér irányának megfordításával a feszültség „iránya” (polaritása) is megváltozik.

22 A jelenség magyarázata 1.
A nyugvó vezetőben egyenletesen helyezkednek el az elektromos töltések. A B Pozitív töltés Negatív töltés, delokalizált

23 A jelenség magyarázata 2.
Amikor a vezető mágneses térben mozog, a benne levő töltésekre hatni kezd a Lorentz-erő. A B Bbefelé FLorentz,- v

24 A jelenség magyarázata 3.
A Lorentz-erő töltésszétválasztó hatása addig működik, míg a B pontban felhalmozódó (negatív) töltések taszító elektromos tere ezt meg nem akadályozza. Tehát a mágneses tér hatására a vezető B pontja közelében a negatív, az A pontja közelében a pozitív töltések kerülnek „túlsúlyba”. A + B -

25 A jelenség magyarázata 4.
A vezetőben kialakuló elektromos tér A és B pontok közötti feszültsége ennek nyomán kiszámítható. Tegyük fel (ez kísérletünkben teljesül is), hogy a sebesség iránya és a vezeték iránya is merőleges a mágneses tér irányára.

26 A jelenség magyarázata 5.
A Lorentz-erő: A kialakuló elektromos (taszító)erő: Itt E az elektromos térerősség, l a vezeték AB szakaszának hossza, U az A és B pontok közötti feszültség.

27 A jelenség magyarázata 6.
A két erő egyenlőségéből: Tehát a B indukciójú mágneses térben (a tér irányára merőleges) v sebességgel mozgó l hosszúságú vezetőben: nagyságú feszültség keletkezik.