Experiment till Induktion och magnetism

Av

Lillian Greek

Louise Gustafsson

Sophia Hansson

Martin Möllborn

Henrik Folkesson

 

Magnetfält och induktion

 

Magnetfält kring en stavmagnet

Syfte: synliggöra magnetfält kring en stavmagnet.

Teori: De magnetiska fältlinjerna dras mot järnföremål och böjer vinkelrätt mot dessa. Fältkraften verkar längs tangenten till fältlinjerna. Fältlinjetätheten är ett mått på den magnetiska kraftverkan. Fältlinjerna bildar slutna kurvor.

Material: Genomskinlig plastbricka med stavmagneter, genomskinligt plastlock, järnfilspån samt en overheadprojektor.

Utförande: Sätt plastbrickan med stavmagneten och locket på en overhead. Strö ett tunt lager järnfilspån över.

Magnetfält kring en strömförande ledare

Syfte: Synliggöra att en elektrisk ledare alstrar ett magnetfält.

Teori; Fältlinjerna bildar koncentriska cirklar kring ledaren. Cirklarnas plan är vinkelrätt mot ledaren. Fältriktningen är beroende av strömriktningen genom ledaren. (Om höger hand omsluter ledaren med tummen pekande i strömriktningen, så pekar fingrarna i fältriktningen.)

Material: Genomskinlig plastbricka med kopparledare som kan anslutas till strömförande källa. Järnfilspån.

Utförande: Sätt plastbrickan på en overhead. Pudra järnfilspån över. Lägg på en spänning.

Induktion

Syfte: syftet med demonstrationen är att eleverna ska lära sig grunderna för hur fenomenet induktion uppkommer.

Teori: När en ledare omges av ett varierande magnetiskt fält uppkommer en inducerad emk i ledaren som ger upphov till en ström som vi kan påvisa med hjälp av ett enkelt visarinstrument.

Den inducerade emf som vi får beror på hur det magnetiska flödet (som beror på arean och magnetfältet) varierar med tiden.

Om man har en spole beskrivs den inducerade emk som: E = , där N är antalet varv i spolen, är flödet genom en area i ett magnetiskt fält = BA.

I demonstrationen varierar vi tidsförändringen, magnetfältets styrka och antalet varv i spolen.

Material:

En mätare som kan mäta växelspänning i mV.

Spolar 1000 och 500 varv.

2 banankontakter.

Permanentmagneter.

Utförande:

Observera vad som sker i varje steg. Om möjligt anteckna mätarens utslag.

  1. Anslut en spole till mätaren. Håll en magnet utanför spolen och titta på mätaren, för in den i spolen och titta samtidigt på mätaren.
  2. Rör mageten snabbare genom spolen.
  3. För in två magneter, med nordsidan åt samma håll, i spolen.
  4. Ta en spole med 1000 varv och se hur den skiljer sig från den med 500 varv..

Man får utslag på mätaren endast när magneten rör sig.

Om man rör magneten snabbare får man ett högre utslag. Om man rör magneten dubbelt så snabbt ska man få ut dubbla spänningen.

Detta sker även när man för in två magneter samtidigt.

När man fördubblar antalet spolvarv fördubblas även spänningen.

Magnetfält i spole

Vi ska med hjälp av en spole, en strömkälla, järnflisspån och en magnet visa hur magnetfältet går genom en spole. Syftet är att få en bild av magnetfältet.

Denna demonstration är uppdelad i två delar. Först ska vi mha av en overhead, järnflisspån, strömkälla och en spole visa magnetfältet. Vi lägger spolen, som i sig är fast i en plastskiva, på overhead:en och kopplad den till strömkällan. Därefter strör vi järnflisspån på plastplattan och knackar lätt med fingret på plattan så att järnflisorna formar sig efter magnetfältet. Magnetfältet i spolen syns för hela klassen tack vare overhead:en.

Del två i demonstrationen innebär att vi kopplar en vanlig spole (utan plastplatta) till en strömkälla. Därefter för vi en magnet, liknande en kompassnål, mot spolen. Eleverna ser här att kompassnålen riktar sig efter magnetfältet. Om man för kompassnålen till andra sidan av spolen ser man att kompassnålens andra sida pekar in mot spolen.

Magnetfält i spolar forts.

Utrustning: I detta försök kommer vi att använda oss av en elkub, två spolar, två järnkärnor samt en amperemeter.

Metod: Vi ger en spole en spänning med hjälp av en elkub. Denna spole placerar vi sedan i närheten av ytterligare en spole. Denna spole kopplar vi i sin tur till en amperemeter. I dessa båda spolar placerar vi dessutom en järnkärna, för att få ett kraftigare utslag.

Teori: Genom att vi lägger en spänning över en spole kommer denna spole att bilda ett magnetfält. Detta magnetfält kan i sin tur påverka en annan spole. Denna spole kan med hjälp av detta magnetfält i sin tur åter bilda en ström, som vi kan mäta med en amperemeter. Vi kan dessutom notera hur avståndet mellan spolarna, dvs. magnetfältets styrka, påverkar strömmens storlek.

Elektrisk generator

Syfte: Ett praktiskt exempel på vad man kan använda magnetfält och spolar till.

Teori: Som vi visat i tidigare experiment så uppkommer det en spänning i en spole då magnetfältet förändras vilket leder till en ström då man sätter en slinga över den.

Utrustning: Spole med järnkärna, en amperemeter, en stavmagnet som på något sätt kan snurras så att polerna byter plats.

Metod: Koppla in amperemetern till spolen med järnkärnan snurra magneten framför spolen. Amperemetern kommer att ge ett utslag på grund av att magnetfältet hela tiden ändrar sig så länge magneten snurrar.