ELEKTROMAGNETINĖS INDUKCIJOS REIŠKINIO TYRIMAS

Studentas: Aurelijus Vaitkevičius IF 0/8 gr.

Data: 2011-05-17

Dėstytojas: V. Minialga

1. Darbo užduotis.

Ištirti judančiame laidininke indukuoto potencialų skirtumo priklausomybę nuo

laidininko slinkimo greičio ir laidininko ilgio.

2. Teorinė dalis.

Sandaugą patogu užrašyti .Skaliarinę sandaugą

vadiname elementariuoju magnetiniu srautu. Magnetinis srautas pro baigtinio ploto S paviršių yra

lygus paviršiniam integralui

Kai magnetinis laukas yra vienalytis (visuose paviršiaus taškuose = const.), o paviršius –

plokščias, tuomet išplaukia, kad

Elektrovaros jėgos didumas nepriklauso nuo magnetinio srauto kitimo priežasties, o priklauso tik

nuo jo kitimo greičio, t.y.

Tarp laido galų nusistovės pastovus potencialų skirtumas

3. Aparatūra ir darbo metodas.

Matavimo aparatūros schema pavaizduota 2 paveiksle. Ant pavažėlių 1, galinčių slysti

kreipiančiosiomis 2, kietai įtaisyti trys laidūs rėmeliai. Du jų yra stačiakampiai (3 pav., a), su

skirtingo ilgio kraštine ℓ, vienas – trapecinis (3 pav. b), kurio kraštinės

pasvirimo kampas β = 45°.

Specialiu kištukiniu perjungikliu 3 (2 pav.) ir lanksčiu kabeliu 4 rėmelis prijungiamas

prie matavimo bloko 5. Pavažėlių su rėmeliais šuoliškam slinkimo greičio pakeitimui ant elektros

variklio ašies įtaisyti trys skirtingo skersmens skriemuliai 6. Jų skersmenų santykis su mažiausiojo

skersmeniu yra 1; 2,5 ir 7,16. Todėl esant vienodam variklio ašies sukimosi dažniui, pakeitus

skriemulį, ant kurio vyniojasi rėmelį velkantis siūlas, rėmelio

greitis pakinta tiek kartų, kiek kartų pakito skersmuo. Ši

pavara valdoma pultu 7. Rankenėle 8 keičiame skriemulio

sukimosi kryptį. Rankenėle 9 tolydžiai keičiame skriemulio

sukimosi dažnį.

Magnetinę sistemą 10, kurios plyšiu slenka rėmeliai, sudaro

magnetolaidis su taisyklingai išdėstytais cilindriškais

nuolatiniais magnetais. Taip sudaromas pakankamai

vienalytis vertikalios krypties magnetinis laukas.

Indukuotą potencialų skirtumą matuosime mikrovoltmetru 5.

Įtampos stiprinimo perjungiklis 11 (Gain) nustatomas

padėtyje 104, jungiklis 12 – padėtyje „V”. Tuomet prietaiso

parodymai voltais yra x,yz·10-4 V.

I. potencialų skirtumo priklausomybės nuo laido greičio nustatymas

1. Išmatuojame ir užrašome visų rėmelių galinės kraštinės ilgį. Vieną rėmelį jungikliu 3 ir kabeliu 4

prijungiame prie matavimo bloko 5 (jo baltąjį laidą – prie raudonojo gnybto, o rudąjį – prie

mėlynojo). Rėmelius įstumiame į magnetinį lauką. Įsitikinę, kad jungikliai 11 ir 12 nustatyti

teisingose padėtyse (atitinkamai ties 104 ir „V”), įjungiame užpakaliniame skyde esantį elektros

tinklo jungiklį.

2. Atstūmę rėmelį į magnetinę sistemą iki galo, jį tempiantį siūlą vija prie vijos 3 kartus už-

vyniojame ant mažiausio skersmens skriemulio taip, kad siūlas būtų jo viršuje. Patikrinę bloko 7

rankenėlių 8 ir 9 pradines padėtis (8 – kairėje, 9 – prisukta prieš laikrodžio rodyklės judėjimo

kryptį), bloką įjungiame į tinklą. Trumpai spustelėję matavimo bloko 5 mygtuką Autocomp (Nulio

poslinkio kompensacija), prietaisą paruošiame darbui.

3. Lėtai sukame bloko 7 rankenėlę 9, t.y. tolydžiai didiname skriemulio sukimosi dažnį, iki

indukuosis apie (0,2÷0,3)10-4 V potencialų skirtumas. Pavažėlei dar nepasiekus kreipiančiosios galo,

visais atvejais jos slinkimą būtina sustabdyti 8 rankenėlę pasukant vertikaliai, kitaip pavažėlė

nutrauks siūlą! Užrašome potencialų skirtumą .Nuo šio momento rankenėlės 9 padėties

negalima keisti tol, kol baigsite darbą.

4. Rankenėlę 8 perjungiame į dešinę padėtį. Siūlui nusivyniojus, nuspaudžiame pavažėlės 1 svirtelę,

ranka rėmelį įstumiame į magnetinį lauką ir po to rankenėle 8 variklį išjungiame. 2 punkte aprašytu

būdu siūlą perkėlę ant kito skriemulio, rankenėlę 8 perjungę į kairiąją padėtį, išmatuojame

5. Aprašytu būdu išmatuojame , gautą siūlui vyniojantis ant trečio skriemulio. Išmatuotas

ir apskaičiuotas dydžių vertes surašome 1-oje lentelėje ir brėžiame grafiką

II. Indukuotojo potencialų skirtumo priklausomybės nuo laidininko efektyvaus ilgio tyrimas

1. Esant pasirinktam rėmelio slinkimo greičiui, nustatysime kituose dviejuose rėmeliuose indukuotą

potencialų skirtumą. Tam kiekvieną jų paeiliui kabeliu prijungsime prie matavimo bloko. Skriemulį

nurodo dėstytojas. Matavimus atliekame anksčiau aprašytu būdu. Išmatuotas ir apskaičiuotas dydžių

vertes surašome 2-oje lentelėje ir brėžiame grafiką

4. Darbo rezultatai.

1 lentelė

Rėmelio

Nr.ℓ, cm

Skriemulio

N0i

Di , cm , V

1 2 1 1,3 1,0 0,2 ∙ 10-4 1,0

2 3 1 1,3 1,0 0,09 ∙ 10-4 0.4

3 4 1 1.3 1,0 0.02 ∙ 10-4 0.1

1 2 2 3,2 2,5 0,9 ∙ 10-4 4,5

2 3 2 3,2 2,5 0,27 ∙ 10-4 1.3

3 4 2 3,2 2,5 0.25 ∙ 10-4 1,2

1 2 3 8,6 6,6 0,57 ∙ 10-4 2,85

2 3 3 8,6 6,6 1.08 ∙ 10-4 5,4

3 4 3 8,6 6,6 0,12 ∙ 10-4 0,6

Skriemulio

N0

Rėmelio

N0i

ℓi , cm

1 1 2 0,23 ∙ 10-4

1 2 3 0,21 ∙ 10-4

1 3 4 0,44 ∙ 10-4

5. Išvados.

Daugumoje atvejų, padidėjus pavažėlės judėjimo greičiui, kartu padidėja ir indukuotas potencialų skirtumas (žr. į pirmą grafiką). Bandyme tikėtasi gauti tiesines priklausomybes, nes esant vienodiems skriemulių diametrams, kistų tik efektyvusis rėmelio ilgis, o jis (3) lygtyje yra tiesiškas. Tačiau, gautos gana didelės atsitiktinės paklaidos (Reikėjo tinkamu momentu pastebėti, kokį potencialų skirtumą rodo mikrovoltmetras, o šio rodoma reikšmė kito palyginus plačiame ruože laidininkui dar nejudant).

6. Literatūra:

1) 1 http://www.fizika.ktu.lt . Žiurėta 2011 05 16

2) A. Tamašauskas. Fizika 2.

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5

Δφ

i, 10

-6V

ℓ, cm

Δφ=f(ℓ)