1/17

Praktikum iz eksperimentalne nastave fizike 2

Fizika –informatika 2010/2011

Vježba 14 ŠKOLSKI TRANSFORMATOR

14.1. DEMONSTRIRAJTE POJAVU ELEKTROMAGNETSKE INDUKCIJE 14.2. ODREDITE SMJER INDUCIRANOG NAPONA U ZAVOJNICI 14.3. DEMONSTRIRAJTE PRINCIP TRANSFORMACIJE IZMJENIČNOG

NAPONA 14.4. DEMONSTRIRAJTE NASTANAK VRTLOŽNIH STRUJA

ISPITAJTE SVOJSTVA MAGNETSKOG POLJA 14.5. DJELOVANJE MAGNETA NA ELEKTRIČNU STRUJU 14.6. DJELOVANJE ELEKTRIČNE STRUJE NA MAGNET 14.7. DJELOVANJE ELEKTRIČNE STRUJE NA ELEKTRIČNU STRUJU 14.8. MJERENJE MAGNETSKE INDUKCIJE TITRAJNIM

MAGNETOMETROM 14.9. POMOĆU TITRAJNOG MAGNETOMETRA ISKAŽITE OVISNOST

MAGNETSKOG POLJA B ŠUPLJE ZAVOJNICE O ELEKTRIČNOJ STRUJI KOJA PROTJEČE KROZ NJU

Iz „Zbirke zadataka iz fizike – Priručnik za učenike srednjih škola“ autora Mikuličić-Varićak-Vernić riješite zadatke 4.184 – 4.234 (barem 60 % zadataka). Literatura: 1. Kartoteka pokusa za Praktikum iz eksperimentalne nastave fizike 2. M. Martinis, Fizika - Valovi i čestice: Elektrodinamika, Priručnik za 2. razred

srednjih škola, Školska knjiga, Zagreb, 1991., Str. 106-113.

2/17

Antun Kuntarić

Školski transformator

Školski rastavljiv (sastavljiv) transformator univerzalan je fizikalni uređaj kojim se možemo koristiti prilikom tumačenja mnogih pojava u elektromagnetizmu. Pokušat ćemo opisati neke demonstracijske pokuse za koje upotrebljavamo taj uređaj. (U našim trgovinama moguće je bilo nabaviti školski transformator uvezen iz SSSR-a. Neke škole imaju u zbirci i transformatore druge proizvodnje, ali se upotrebljavaju na isti način kao i onaj iz SSSR-a, dakako uz manje prilagodbe i dodatne dijelove.) U ovom prikazu, koji prati emisiju TV-seminara, opisat ćemo samo neke demonstracijske pokuse što smo ih odabrali iz niza pokusa koji se izvode pomoću školskih transformatora ili samo nekih njegovih dijelova. Njegova primjena je mnogo veća nego što možemo u okvirima ovog prikaza izložiti. Stoga ćemo samo podsjetiti nastavnike i profesore na neke što ćemo ih opisati kao i na one što ćemo ih na kraju prikaza navesti. Demonstracijski pokusi s rastavljivim školskim transformatorom mogu se, s podjednakim uspjehom, upotrebljavati i u osmogodišnjoj i srednjoj školi. Upoznajmo prvo osnovne dijelove školskog rastavljivog transformatora. To su: željezna jezgra u obliku slova U, načinjena od niza međusobno izoliranih željenih lamela (listova, transformatorskog lima). Željeznu jezgru možemo zatvoriti tzv. kotvom koja je građena, isto kao i jezgra, od međusobno izoliranih limova. Kotvu možemo pričvrstiti na jezgru s posebno izrađenim držačima. Na krakove U jezgre, ili pojedinačno na kotvu, mogu se stavljati zavojnice od bakrene žice, različitih brojeva zavoja. Uz transformator iz SSSR-a imamo i one s oznakama 2 x 6, 120 i 220 kao i 1200 i 2400. Uz takav školski transformator moramo imati još neke dodatne dijelove da bismo mogli izvoditi različite demonstracijske pokuse u području elektromagnetizma. To su, u prvome redu, izvor električnog napona, mjerni instrumenti (galvanometar, ampermetar i voltmetar), spojne žice, prekidači, osigurači i drugo. Najpodesnije je za svaki (pojedini) demonstracijski pokus učiniti njegov opis s oznakom svih dijelova (kartoteka pokusa!) da ne bismo morali svake školske godine ponavljati postavljenje istog pokusa, tražiti instrumente točno određenih mjernih područja i time umnogome olakšati pripremanje pokusa za nastavu. Navodimo nekoliko demonstracijskih pokusa u kojima se koristimo elementima školskog rastavljivog transformatora. Napomena: U kompletu ŠKOLSKI TRANSFORMATOR se nalazi i izvorna knjižica s uputama na ruskom jeziku.

3/17

Tehnički podaci

Svitak 127 / 220 V Sekcija Broj namotaja Poprečni presjek (mm)

I

490

0,59

II

422

0,72

148

0,72

Kada koristite zavojnicu s oznakom 220 tada je uključen najveći broj zavoja (zbroj svih sekcija) N=1060 zavoja. Svitak 6 / 6 V Sekcija Broj namotaja Poprečni presjek (mm)

I

37

1,5

II

37

1,5

Izgled sklopljenog kompleta ŠKOLSKI TRANSFORMATOR

4/17

14.1.DEMONSTRIRAJTE POJAVU ELEKTROMAGNETSKE INDUKCIJE

Zadatak: Demonstrirajte pojavu elektromagnetske indukcije kroz tri zadana pokusa. Uputa:

Elektromagnetska indukcija

Električne struje proizvedene pomoću magnetnog polja zovu se inducirane struje. Skup svih pojava koje se javljaju prilikom izvođenja indukcijskih struja i indukcijskih napona čini područje elektrotehnike. Zavojnice transformatora mogu nam u demonstracijskom pokusu poslužiti za pojavu elektromagnetske indukcije. Pomoću tog pokusa možemo pokazati da je veličina induciranog napona razmjerna broju zavoja zavojnice. Pokus 1. Demonstracija pojave elektromagnetske indukcije pomoću školskog

transformatora. Pribor: Galvanometar (osjetljivi s kazaljkom u sredini), 2 štapna magneta (slabiji i jači), 3

zavojnice (različitih broja zavoja), spojni vodiči, sklopka. Uzmimo tri zavojnice različitog broja zavoja i spojimo ih u seriju. U tom je krugu još samo prekidač i osjetljivi galvanometar. Umećemo redom (naglim pokretom!) u šupljine zavojnica magnetski štap ili potkovu. Promatrajmo pri svakom umetanju magneta u zavojnice kazaljku na galvanometru. Učenici znaju podatke za brojeve zavoja pojedinih zavojnica, a pri izvođenju demonstracijskog pokusa promatraju veličinu otklona kazaljke galvanometra.

Slika 14.1.1.

Pokus možemo ponavljati, a podatke upisivati na ploči u tabelu, u kojoj su ubilježene veličine: broj zavoja i otklon kazaljke. Na temelju tog demonstracijskog pokusa učenici zaključuju da je veličina induciranog napona upravo razmjerna broju zavoja zavojnice u kojoj se javlja elektromagnetska indukcija, dakle da je

U = f (N) Ako kod učenika obih razina želimo razvijati i grafičku metodu prikazivanja fizikalnih zakonitosti, dobro je na osnovi dobivenih podataka, to i grafički prikazati.

5/17 Što opažate na galvanometru kada umećete "slabiji" odnosno "jači" magnet? Što opažate na galvanometru kada umećete odnosno vadite magnet? Što opažate na galvanometru kada magnet sporije odnosno brže umećete? Pokus 2. Demonstracija pojave elektromagnetske indukcije pomoću pomicanja vodiča u

magnetskom polju. Pribor: Galvanometar (osjetljivi s kazaljkom u sredini), potkovičasti magnet, zavojnica

manjih dimenzija (koja se može okretati između polova magneta), 2 krokodil stezaljke, spojni vodiči.

Zavojnicu malih dimenzija, a s većim brojem zavoja, postavimo u magnetsko polje potkovičastog magneta. Krajeve zavojnice spojimo s galvanometrom prema slici 14.1.2. Zavojnicu zakrećemo u magnetskom polju tako da se mijenja magnetski tok koji kroz nju prolazi. Što opažamo?

Slika 14.1.2. Pokus 3. Demonstracija pojave elektromagnetske indukcije pomoću promjene jačine struje. Pribor: Izvor 12 V DC, dvije zavojnice (iz kompleta školskog transformatora), prekidač,

galvanometar, promjenjivi otpornik, kotva (jezgra od mekog željeza iz kompleta transformatora), štapni magnet spojni vodiči.

Zavojnicu s izvodima 2400/1200 spojimo preko promjenjivog otpornika na izvor istosmjerne struje (12 V DC). Zavojnicu s izvodima 220/127 stavimo uz prvu zavojnicu i spojimo je s galvanometrom prema slici 14.1.3.

Slika 14.1.3.

Otpornikom mijenjamo jačinu struje kroz primarnu zavojnicu. Što opažamo? Umjesto s otpornikom pokus izvodimo s prekidačem. Objasniti što se događa s magnetnim tokom prilikom korištenja otpornika ili prekidača. Umetnite željeznu jezgru kroz obje zavojnice i ponovite pokus. Umjesto primarne zavojnice uzmite štapni magnet i proizvedite induciranu struju.

6/17

14.2. ODREDITE SMJER INDUCIRANOG NAPONA U ZAVOJNICI Pokus 1. Određivanja smjera induciranog napona u nekoj zavojnici Pribor: Aluminijski prsten (cijeli), špaga, stativ, metalna šipka od 20 cm, 2 kuke,

zavojnica (220/127), U jezgra od mekog željeza (postolje transformatora), izvor 12 V DC, spojni vodiči, sklopka.

Zadatak: Odredite smjer induciranog napona u nekoj zavojnici. Uputa:

Da bismo odredili smjer induciranog napona u nekoj zavojnici, moramo uz zavojnicu školskog transformatora imati i bifilarno obješen aluminijski prsten većeg promjera, tako da može obuhvatiti U jezgru transformatora. Ostvarimo pokus prikazan na slici. Zavojnica elektromagneta je primarna, a aluminijski prsten je sekundarna zavojnica. Pod gornji dio U jezgre podmetnite neki komad kako bi jezgra bila vodoravna. Uključivanjem ili isključivanjem električne struje (ili promjenom jakosti u zavojnici elektromagneta) povećavamo ili slabimo magnetski tok. To učenici znaju i u toku ponavljanja prije izvođenja pokusa, to i utvrđujemo. Učenici promatraju tok pokusa i zaključujemo da se prsten odmiče od zavojnice ako se tok poveća i obrnuto.

Slika 14.2.1. Slika 14.2.2.

Učenici zaključuju da "inducirana struja ima takav smjer da ona teži poništiti uzrok koji ju je proizveo". Odbijanje, naime, znači da su magnetska polja pa i struje što su ta polja proizvele, suprotnog smjera. Privlačenje znači da su magnetska polja, i struje što su ih proizvele, istog smjera.

7/17 Pokus 2. Lenzovo pravilo Zadatak: Provjerite zakon indukcijske struje tj. Lezovo pravilo. Pribor: Aluminijski prsten (cijeli i prekinuti), špaga, stativ, metalna šipka od 20 cm, 2

kuke, zavojnica s izvodima 220/127, U jezgra od mekog željeza (postolje transformatora), izvor 12 V DC, izvor 12 V AC, spojni vodiči, sklopka.

Uputa: Pribor sastavimo prema slici 14.2.1. Zavojnicu stavimo na potkovičastu jezgru od mekog željeza (U jezgru školskog transformatora) i s prednje strane ga učvrstimo kako ne bi došlo do pomicanja pri izvođenju pokusa. Sa stražnje strane pomicanje zavojnice sprečava savijeni dio jezgre. Najprije pojačavamo, a zatim slabimo magnetski tok koji primarna zavojnica šalje kroz sekundarnu, odnosno aluminijski prsten (uključivanjem i prekidanjem strujnog kruga). Pri povećanju toka prsten se odmiče, pri slabljenju toka prsten se primiče zavojnici. Javlja se odbijanje, odnosno privlačenje između primara i sekundara. Objasniti pojavu i izvesti pravilo za smjer inducirane struje (Maxwellovo, odnosno Lenzovo pravilo)

1. Promatrajte ponašanje prstena kada uključujete i kad isključujete struju. 2. Prema smjeru struje u zavojnici pokušajte predvidjeti u kojem će se smjeru pomaknuti

prsten. 3. Ako umjesto izvora DC uključite izvor izmjenične struje 12 V AC, u kojem će se

smjeru pomaknuti prsten? Objasnite. 4. Pokuse ponovite s prstenom prekinutim na jednom mjestu. Protumačite tu pojavu.

8/17

14.3. DEMONSTRIRAJTE PRINCIP TRANSFORMACIJE IZMJENIČNOG NAPONA

Pribor: Primarna zavojnica (oznaka 220), sekundarna zavojnica (oznaka 6), U jezgra,

kotva, vijci za jezgru, promjenjivi izvor 0-220 V AC, voltmetar, spojni vodiči.

Zadatak: 1. Demonstrirajte princip transformacije izmjeničnog napona. 2. pomoću jednadžbe odredite Uputa:

Transformacija napona Da bismo demonstrirali princip transformacije izmjeničnog napona, moramo pomoću školskog rastavljivog transformatora realizirati slijedeći pokus: Spojimo transformator prema slici 14.3.1. Na izvor izmjeničnog napona gradske mreže (220 V) priključimo promjenjivi izvor izmjenične struje (zbog sigurnosti rada s naponom gradske mreže) pa potom zavojnicu s oznakom 220. To je primarna zavojnica transformatora. Stavimo kao sekundarnu zavojnicu onu s oznakom 6 i priključimo na nju voltmetar. Uključimo izvor struje i lagano ga podižemo do 50 V. Voltmetar na sekundaru tada prikazuje neki manji napon.

Slika 14.3.1. Pomoću ovog istraživačkog pokusa učenici na osnovu podataka (broja zavoja i veličina napona) i razgovora zaključuju da se naponi odnose kao brojevi zavoja, dakle dolaze do zakonitosti za transformaciju izmjeničnog napona:

12 oUU = , 1

2

1

2

NN

UU

= .

Kao ilustrativni pokus u srednjoj školi može nam poslužiti onaj pri kojem na sekundarnu zavojnicu priključujemo različita trošila, mjerimo napone i jakost struje u oba strujna kruga, pa učenici mogu utvrditi da izvedeni zakon i u praksi približno vrijedi. Moramo ih upozoriti da relacija za transformator vrijedi samo za tzv. idealni transformator bez unutarnjih gubitaka. Koliki je napon kada spojimo voltmetar na priključnicu 6+6 sekundara tj. povećamo duplo broj namotaja sekundara?

9/17

14.4. DEMONSTRIRAJTE NASTANAK VRTLOŽNIH STRUJA Pribor: Zavojnica (oznaka 220/127), jezgra od mekog željeza (postolje transformatora),

izvor 24 V DC, konusni dodaci, vijci za transformator, aluminijske pločice (puna pločica i s prorezima), klatno za transformator, spojni vodiči.

Zadatak: Demonstrirajte nastanak vrtložnih struja. Uputa: Pribor sastavimo prema slici 14.4.1. Na željeznu jezgru postavimo zavojnicu i pričvrstimo konusne dodatke na međusobnu udaljenost oko 5 mm. Zatim postavimo klatno s punom aluminijskom pločicom. Zanjišemo klatno dok kroz zavojnicu ne teče struje kako bismo se uvjerili da se dugotrajno njiše sa slabim prigušenjem. Zatim se klatno ponovo zanjiše, uključi se struja. Što zapažate? Zamijenite punu pločicu onom s prorezima. Ponovite pokus. Što zapažate? .

Slika 14.4.1.

10/17

14.5. DJELOVANJE MAGNETA NA ELEKTRIČNU STRUJU

Pribor: Izvor 24 V DC, promjenjivi otpornik (reostat), potkovičasti magnet, stalak, ovješena žica, prekidač, spojni vodiči.

Zadatak: Demonstrirajte djelovanje magneta na električnu struju.

Uputa:

Pokuse koje je 1820. godine proveo francuski fizičar i matematičar A. Ampere pokazali su da na vodič kojim teče struja u blizini nekog magneta djeluje sila. Pokušajmo odrediti tu silu jednostavnim pokusom s ravnim vodičem smještenim između polova potkovastog magneta (slika 145.1.).

Slika 14.5.1. Pokus izvodimo tako da između polova potkovastog magneta na dvjema tankom bakrenim žicama objesimo komad deblje bakrene žice ili iskoristimo već gotovu savijenu žicu koja se može slobodno njihati. Na slobodne krajeve žice preko sklopke i promjenljivog otpornika spojimo s izvorom struje. Otpornik nam služi kao osiguranje jer je otpor bakrenih žica malen, pa bi se mogao oštetiti izvor struje. Promatrajmo i opišimo što se događa kada:

a) zatvorimo sklopku, b) promijenimo smjer električne struje, c) zamijenimo polove magneta (N<->S), tj. okrenemo ga.

1. Pokušajte odrediti kako smjer sile na vodič ovisi o smjeru struje i položaju magnetskih polova. Biste li znali formulirati pravilo?

2. Zatim promatrajmo gibanje

vodiča kada mijenjamo jakost struje ili položaj (orijentaciju) magneta u odnosu prema vodiču.

3. Što možemo zaključiti na osnovi

opažanja? Kako sila ovisi o jakosti električne struje, a kako o položaju magneta?

4. Promatrajte što se događa s

aluminijskom trakom u magnetskom polju kada kroz nju pustite struju (slika 14.5.2). Slika 14.5.2.

11/17

14.6. DJELOVANJE ELEKTRIČNE STRUJE NA MAGNET (OERSTEDOV POKUS)

Pribor: Baterija (4,5 V), promjenjivi otpornik (reostat), duža savitljiva žica, čavao, kompas

ili magnetna igla na stalku.

Zadatak: Demonstrirajte djelovanje električne struje na magnet.

Uputa:

Djelovanje struje na magnet među prvima je otkrio i opisao danski fizičar H. C. Oersted. Njegov pokus možemo i sami vrlo jednostavno izvesti. Za to je potrebno malo deblje bakrene žice, baterija, sklopka, promjenjivi otpornik i kompas. Sastavimo jednostavni strujni krug sa dosta žice spojivši u serijski bateriju i promjenjivi otpornik.

1. Spojnu žicu postavimo preko kompasa čija magnetska igla neka bude u smjeru žice. Promatrajmo ponašanje magnetske igle kada krugom teče električna struja. Promijenimo smjer struje. Što opažamo?

2. Pokušajmo otkriti vezu otklona

magnetske igle i smjera struje. Iskažite je riječima.

Slika 14.6.1.

3. Objasnite pojavu koju opažate kada dio bakrenog vodiča namotamo na oveći čavao i na njega stavimo kompas.

4. Postavite kompas ispred ili iza

čavla. Što opažamo, kako se ponaša igla kompasa u blizini krajeva čavla?

Slika 14.6.1. 5. Možete li odrediti koji kraj čavla odgovara južnome, a koji sjevernome magnetskom polu i

kako to ovisi o smjeru struje? Zapravo time smo otkrili princip rada elektromagneta.

12/17

Slika 14.5.3. Slika 14.5.4. Elektromagneti se uvelike primjenjuju. Na slici 14.6.3. i 14.6.4. prikazana su dva načina njihove upotrebe. Objasnite kako rade. Koja sila pokreče magnetsku iglu u prisustvu električne struje? Kako ovaj pokus demonstrirati tako da ga cijeli razred vidi? Jedan od načina je pomoću grafoskopa. Još vam treba baterija od 4,5 V, magnetna igla na prozirnom postolju s žicom, kuglica stiropola koju nataknete na jedan kraj magnetne igle i dvije krokodil stezaljke. Postolje s iglom i žicom stavite na grafoskop i onda lako cijeli razred može vidjeti pojavu..

13/17

14.7. DJELOVANJE ELEKTRIČNE STRUJE NA ELEKTRIČNU STRUJU

Pribor: Izvor struje, promjenjivi otpornik (reostat), stalak, nosači vrpce, 2 aluminijske vrpce, krokodil stezaljke, spojni vodiči, sklopka.

Zadatak: Demonstrirajte djelovanje električne struje na električnu struju.

Uputa:

U svojim istraživanjima magnetskih pojava A. Ampere je otkrio da jedna struja djeluje na drugu ako su one dovoljno blizu. Pokušajmo otkriti što je Ampere opazio u svojim pokusima sa strujama. Najjednostavniji i za praksu najvažniji slučaj je kada su oba strujna vodiča međusobno paralelna, slika 14.7.1. Za ovaj pokus sa strujama potrebno je malo bakrene žice, dvije uske vrpce (do 1 m duge) aluminijske folije, sklopka, baterija i promjenjivi otpornik. Aluminijske vrpce učvrstimo vertikalno na nosač tako da su međusobno paralelne i oko 2 do 3 cm udaljene. Vrpce spojimo u strujni krug preko izvora, promjenjivog otpornika i sklopke. Vrpce u strujni krug možemo spojiti kao na slici 14.7.1.a. ili kao na slici 14.7.1.b.

Slika 14.7.1.a. Slika 14.7.1.b.

1. Kakva je razlika između spoja a i spoja b? Objasnite to. Zatvaranjem sklopke struja će

proteći kroz aluminijske vrpce. Promatrajte što se događa s aluminijskim vrpcama u spoju a i u spoju b kad kroz njih prolazi električna struja.

2. Kako nazivamo silu kojom jedna električna struja djeluje na drugu?

3. Kako zovemo prostor oko magneta i svake električne struje u kojemu se očituje

djelovanje struje na magnet, magneta na struju te struje na struju.

4. Nacrtajte smjerove struja, polja i sila za oba slučaja. Kako ovim načinom stavljamo akumulator u kratki spoj, mjerenje treba vršiti samo kratkotrajnim zatvaranjem prekidača i uočavanjem pojave. Za uspješno izvođenje vježbe trebate koristiti olovni akumulator koji može dati visoku struju. Promjenjivi otpornik ne trebate koristiti.

14/17 14.8. MJERENJE MAGNETSKE INDUKCIJE TITRAJNIM

MAGNETOMETROM

Pribor: Magnetska igla (kraća), tri štapna magneta ("sličnih" karakteristika), štoperica.

Zadatak: Izmjerite magnetsku indukciju titrajnim magnetometrom.

Uputa:

Magnetometri Magnetska polja mogu biti jača ili slabija. Magnetska indukcija B pokazuje koliko je neko mjesto prostora zahvaćeno magnetskim poljem. Stoga je važno pronaći način na koji možemo mjeriti magnetsku indukciju u nekom dijelu prostora. Nju možemo mjeriti tako mjerimo bilo koji učinak magnetskog polja (npr. pomoću zakretnog momenta magnetske igle, silom kojom magnetsko polje djeluje na element struje ili pomoću induciranog napona u zavojnici koju zakrećemo u nekoj točki polja). Na osnovi tih ili nekih drugih mogućnosti (Hallova efekta) konstruirani su magnetometri za mjerenje magnetske indukcije. Najjednostavniji magnetometar je titrajni magnetometar. To je obična magnetska igla koju smjestimo u onu točku polja koju želimo istražiti. Kad se magnetska igla pusti iz bilo kojeg položaja, magnetsko polje je stavi u stanje njihanja koje traje sve dok se igla ne zaustavi u ravnotežnom položaju u smjeru linije magnetske indukcije u toj točki (slika 14.8.1.).

To njihanje nalikuje na mehaničko njihalo koje se njiše utjecaju sile teže. Budući da se vrijeme njihanja (period) običnog njihala skraćuje ako se poveća akceleracija sile teže, i magnetska će se igla njihati brže tamo gdje je magnetsko polje jače. Prema tome, njihanjem magnetske igle možemo utvrditi relativnu jakost magnetskog polja u raznim točkama polja. Slika 14.9.1. Kako magnetska indukcija B ovisi o frekvenciji titranja ν magnetske igle.

Magnetsku iglu stavimo na točku O stola. Paralelno s položajem ravnoteže igle jedan magnet postavimo u takav položaj G da polje tog magneta u točki O poništi djelovanje magnetskog polja Zemlje (to se postiže primicanjem i odmicanjem magneta sve dok titranje magnetske igle ne postane vrlo sporo). Slika 14.9.2.

1. S desne strane magnetske igle na određenoj udaljenosti postavimo drugi magnet D i odredimo frekvenciju titranja magnetske igle ν. Zatim olovkom zabilježimo točan položaj toga magneta i udaljimo ga od magnetske igle.

15/17

2. Treći magnet L primičemo slijeva tako dugo dok njegovo djelovanje ne proizvede jednaku frekvenciju magnetske igle ν kao i desni magnet. Vratimo li uklonjeni desni magnet na zabilježeno mjesto, udvostručit će se jakost polja u točki O, a frekvencija magnetske igle postat će ν'.

3. Ponovimo mjerenja za različite položaje magneta D i L, a vrijednosti nađenih

frekvencija unesimo u tablicu. Pri mjerenju treba upotrijebiti zaporni sat.

4. Načinite kvadrate brojeva ν i ν'. Usporedite ih s ν2, te nađite omjer (ν'/ν)2. Što primjećujete?

5. Pokušajte napisati relaciju koja povezuje magnetsku indukciju B i frekvenciju titranja

magnetske igle ν.

16/17

14.9. POMOĆU TITRAJNOG MAGNETOMETRA ISKAŽITE OVISNOST MAGNETSKOG POLJA B ŠUPLJE ZAVOJNICE O ELEKTRIČNOJ STRUJI KOJA PROTJEČE KROZ NJU

Pribor: Izvor 12 V DC, promjenjivi otpornik (reostat), šuplja zavojnica, ampermetar,

magnetna igla na stalku, štoperica, spojni vodiči, sklopka.

Zadatak: 1. Pomoću titrajnog magnetometra iskažite ovisnost magnetskog polja B šuplje zavojnice o električnoj struji koja protječe kroz nju.

2. Nacrtajte graf ovisnosti kvadrata frekvencije magnetske igle o jakosti struje u zavojnici

Uputa:

Slika 14.9.1.

1. Mijenjajmo pet puta jakost električne struje kroz zavojnicu i mjerimo pripadne frekvencije magnetske igle. Za svaku vrijednost jakosti struje mjerite vrijeme titranja po tri puta. Rezultate upišite u tablicu. Izračunajte srednje vrijednosti pripadnih frekvencija i vrijednosti kvadrata frekvencije ν 2 koje također upišite u tablicu.

2. Pomoću podataka iz tablice možete nacrtati graf ovisnosti kvadrata frekvencije

magnetske igle ν 2 o jakosti struje u zavojnici.

3. Ako je ovisnost magnetske indukcije B o frekvenciji magnetske igle oblika 2ν⋅= kB kako magnetska indukcija B ovisi o jakosti struje u zavojnici? Napišite tu važnu relaciju (neka vam pomogne vježba 14.8.).