Laplaces lov

Optimer dit sprog - Læs vores guide og scor topkarakter

Uddrag
A) Efter at have sikret os, at magneterne i hesteskomagneten var korrekt orienterede, gik vi videre til at placere den på en digitalvægt, som blev nulstillet.

Vi placerede et lederstykke med en længde på 0,04m mellem polskoene på magneten, så det var vinkelret på magnetfeltet. Vi tilsluttede derefter lederstykket til en spændingskilde, hvor forskellige strømstyrker kunne aflæses.

Da det udstyr, vi brugte, ikke måtte overstige 4A, udførte vi målinger med intervaller på 0,5A op til denne værdi.

B) Vi benyttede et udskifteligt lederstykke under punkt A) og skiftede det ud efter tur, samtidig med at vi holdt strømstyrken konstant på 4A. Vi målte også længden af hvert individuelle lederstykke ved hjælp af en lineal.

C) I denne specifikke øvelse valgte vi at bruge en lille drejelig spole og en anden magnet i stedet for lederstykkerne, som blev anvendt i de to foregående øvelser.

Denne magnet var opdelt i grader, og vi justerede den, så 0-grader svarede til ingen udsving på vægten. Vi opretholdt en konstant strømstyrke på 4A.

Først drejede vi spolen i én retning og registrerede data for hvert 10. Derefter gentog vi processen, men drejede spolen i modsat retning.

Teori:
Hesteskomagneten vil påvirke det strømførende lederstykke med en kraft, der virker opad, og vi betegner denne kraft som F.

Ifølge Newtons tredje lov vil lederstykket påvirke magneten med en kraft, der er lige så stor, men modsatrettet, altså nedad.

Da magneten er placeret på en nulstillet vægt, vil denne kraft resultere i en måling m på vægten. Vi kan udtrykke kraften F som følger:

Da vi kan aflæse værdien af m og kender tyngdeaccelerationen g, kan vi beregne kraften F. Denne kraft, som er bestemt ud fra den tidligere nævnte formel, svarer til kraften F i Laplaces lov:

Her repræsenterer B fluxtætheden eller den magnetiske induktion, som er en måling af magnetfeltets styrke. I vores øvelse er B en konstant værdi.

I repræsenterer strømstyrken gennem lederstykket, og ℓ er længden af lederstykket. θ er vinklen, som lederstykket danner med de magnetiske feltlinjer i det homogene magnetfelt.

I deløvelserne A) og B) er θ = 90, hvilket betyder, at sin θ = 1. Vi kan skrive følgende:

A) Vores mål er at bekræfte, at F er direkte proportional med I. Dette opnås ved at indtaste de målte data i listerne på TI-83-kalkulatoren og udføre lineær regression.

Ifølge teorien bør proportionalitetsfaktoren være Bℓ. Dog kan vi kun indirekte bekræfte dette, da vi kun kender værdien af ℓ og ikke kender B.

Ikke desto mindre kan vi beregne den teoretiske værdi af B og sammenligne den med resultatet fra B).