Fizika kísérletek: elektromágnesség

Nyomtatás

vissza

 Áramjárta vezető mágneses mezője

(Horváth Petra - 8. évfolyam)

Eszközök:

Vezető keret, plexi lap,vasreszelék, röpzsinór, tápegység.

A kísérlet leírása:

A vezető keretre feszültséget kapcsolunk, így rajta áram folyik. A vezető keret egy kétrétegű plexi lapon van átbújtatva, ahol a két réteg között vasreszelék található. Az áram mágneses hatását jelzi a vasreszelék mozgása. A létrejött mágneses mezőt a koncentrikus körök mentén rendeződött vasreszelék szemlélteti.

 


 


 

Áramjárta vezetők kölcsönhatása

(Horváth Petra - 10. évfolyam)

Eszközök

Alufóliacsíkok, Bunsen-állvány, vezetékek, krokodilcsipeszek, tápegység

Kísérlet leírása

Függesszünk a Bunsen –állványra egymás mellé, egymással párhuzamosan két hosszú alufóliacsíkot. Kapcsoljunk az alufóliacsíkokra feszültséget. Ha azonos irányúak az áramok, akkor az alufóliacsíkok vonzzák egymást, ellentétes irányú áramok esetén „kidomborodnak” a csíkok, tehát taszítják egymást.

 


 


 

Mozgási elektromágneses indukció

(Horváth Petra - közép szintű érettségi előkészítő)

Eszközök:

Sokmenetes tekercsek, feszültségmérő, 2db rúdmágnes, vezeték

A kísérlet leírása:

A tekercset csatlakoztassuk a feszültségmérőhöz! Közelítsük a rúdmágnest a tekercshez! Mit tapasztalunk?

Távolítsuk a mágnest a tekercstől!

Végezzük el a kísérletet két rúdmágnessel!

Változtassuk meg a közelítés gyorsaságát!

Ismételjük meg az első kísérletet egy, az eddigitől eltérő menetszámú tekerccsel!

 

 


 

Örvényáramok rézrúdban

(Horváth Petra - 12. évfolyam)

Eszközök:

Neodímium mágnes, rézrúd, vasgolyó

A kísérlet leírása:

Ejtsük a neodímium mágnest a rézrúdban! Ismételjük meg a kísérletet azonos geometriai paraméterű vasgolyóval is!

 

 


 

Lenz törvénye ingával

(Juhász Zoltán - 10. évfolyam)

 

Lenz törvénye:

A mágneses tér változása vezetőben olyan örvényes áramot kelt, amelynek hatása akadályozza az őt keltő hatást.

Eszközök:

erős rúdmágnes (pl. NdFeB) és ugyanolyan méretű vas
állvány, madzag, alumínium lap

A kísérlet leírása:

Kössük fel először a vasrudat az állványra ingaként úgy, hogy az alá helyezett alumínium lap fölött kis magasságban tudjon ingaként lengeni. Térítsük ki egyensúlyi helyzetéből és hagyjuk lengeni. Ismételjük meg a kísérletet a mágnessel is.

  • Mit tapasztalunk?
  • Magyarázzuk meg a jelenséget!

Észrevétel, tapasztalat:

A vas inga a megszokott módon hosszú ideig leng. Míg a mágneses inga lengése gyorsan csillapodik.
A mágnes ugyan nem vonzza az alumíniumot, de abban a változó mágneses fluxus örvényes áramot kelt. Aminek hatására a meginduló áram mágneses tere pont ellentétes irányú az őt keltő mágneses térrel, így amikor az inga közeledik az alumínium laphoz, azt a lap áramának mágneses tere taszítja, amikor ellendül tőle, akkor pedig vonzza.

 


 


 

Transzformátor

(Horváth Petra - 8. évfolyam)

Eszközök:

2 db különböző menetszámú tekercs, vasmag, vezetékek, tápegység, multiméter

A kísérlet leírása:

Helyezzük közös vasmagra a tekercseket. Első esetben a kisebb menetszámú tekercsre kapcsoljunk váltakozó feszültséget a másik tekercsre kapcsolt multiméteren olvassuk le az indukált feszültség nagyságát. Ismételjük meg a kísérletet változtatva a feszültséget.

Második lépésben a nagyobb menetszámú tekercsre kapcsoljuk a váltakozó feszültséget és a kisebb menetszámú tekercsre kapcsolt multiméterről olvassuk le az indukált feszültség értékét.

Első esetben feltranszformálást, második esetben letranszformálást végeztünk.

Mindkét esetben megállapítható a menetszámok és a feszültségek közötti egyenes arányosság. 

 


 


 

Energiaszállítás-modellkísérlet

(Horváth Petra - 12. évfolyam)

Eszközök:

2 db azonos ellenállású izzó, 2 db transzformátor, vezetékek, tápegység

A kísérlet leírása:

Kapcsoljunk váltakozó feszültséget az egyik izzóra, figyeljük meg a maximális fényerőt.

Kössük sorba a két izzót és kapcsoljuk be a feszültséget. Az izzók halványabban világítanak. Az egyik izzó a távvezetéket a másik pedig a fogyasztót modellezi.

Az áramforrás és a távvezetéket jelképező izzó között alkalmazzunk feltranszformálást, a távvezetéket modellező izzó és a fogyasztó között pedig letranszformálást. A távvezeték-izzó nem világít, a fogyasztót jelképező izzó pedig az előbbi soros kapcsolásnál megfigyelt fényerőnél erősebb fénnyel világít.

 

 


 

Transzformátor - Hegesztő

(Juhász Zoltán - 12. évfolyam)

Eszközök:

Masszív huzalozású, sokmenetes primer tekercs, zárható vasmag.
Néhány menetes szekundertekercs, szegbefogóval.
Forrasztó ónhuzal, lengő vezetékek, kapcsoló, 230V-os váltóáramú csatlakozás.

 

 

A kísérlet leírása:

Állítsuk össze a transzformátort az ábrán látható módon. A szekunderkörbe kötött szegek hegyei éppen érjenek össze. Csatlakoztassuk a primer kört biztonsági kapcsolón keresztül a 230V-os váltakozó áramú áramforrásra. Rövid időre kapcsoljuk be az áramkörbe a transzformátort!

  • A kísérlet során fokozott óvatossággal járjunk el!
  • A transzformátort rövid ideig üzemeltessük, ügyeljünk arra, hogy ne melegedjen túl!
  • Figyeljük meg, mi történik!
  • Keressünk magyarázatot a jelenségekre!

Észrevételeink és a jelenségek magyarázata:

Ideálisnak tekinthető, terhelt transzformátor esetén a menetszámok és a primer tekercsre kapcsolt feszültség és áramerősség ismeretében a következő összefüggés írható fel:

A kevés menetes tekercsben nagy áram indul meg. A hegesztés során a két anyag érintkezése nem tökéletes, itt a legnagyobb a szekunder kör ellenállása azaz, itt melegszik fel legjobban a fém, itt a legnagyobb az energia leadás, annyira, hogy az arra alkalmas fém megolvad.
Mivel jelentős energia leadásról van szó, a transzformátor energiafelvétele is nagy!

 

 

 


 

Transzformátor - Fémolvasztás

(Juhász Zoltán - 12. évfolyam)

 Eszközök:

Masszív huzalozású, sokmenetes primer tekercs, zárható vasmag.
Egymenetes kerámia fémolvasztó vályú.
Forrasztó ónhuzal, lengő vezetékek, kapcsoló, 230V-os váltóáramú csatlakozás

  A kísérlet leírása:

 Állítsuk össze úgy a transzformátort, hogy a sokmenetes primer tekercs mellé a zárható vasmagra a fémolvasztó vályút illesszük. Ez ekkor egy egymenetes szekunder tekercsnek felel meg.

Helyezzünk forrasztó ónt a kerámiavályúba úgy, hogy az zárt fémhurkot alkosson.

Csatlakoztassuk a primer kört biztonsági kapcsolón keresztül a 230V-os váltakozó áramú áramforrásra. Rövid időre kapcsoljuk be az áramkörbe a transzformátort!

  • A kísérlet során fokozott óvatossággal járjunk el.
  • A transzformátort rövid ideig üzemeltessük, ügyeljünk arra, hogy ne melegedjen túl.
  • Figyeljük meg, mi történik az egyes kísérletekben.
  • Keressünk magyarázatot a jelenségekre!

 Észrevételeink és a jelenségek magyarázata:

Ideálisnak tekinthető, terhelt transzformátor esetén a menetszámok és a primer tekercsre kapcsolt feszültség és áramerősség ismeretében a következő összefüggés írható fel:

Az egymenetes tekercsben nagyon nagy áram indul meg. A fém ellenálláson leadott energia hő formájában jelenik meg, az arra alkalmas fém megolvad.
Mivel jelentős energia leadásról van szó, a transzformátor energia felvétele is nagy!

 

 

 


 

Thomson-ágyú

(Juhász Zoltán - 10. évfolyam)

Eszközök:                                                                                                                          

szolenoid tekercs (kb 500 menetes), állványos vagy talpas vasmag, Lenz karikák
lengő vezetékek, 230V – os kapcsolható váltóáramú csatlakozás

A kísérlet leírása:

A talpas vagy állványos nyitott vasmagra helyezzük rá a nagyjából 500 menetes tekercset, majd a vasmagra húzzuk rá az alumínium karikát is, az ábrának megfelelő módon. A tekercset csatlakoztassuk a váltóáramú, 230V-os elektromos hálózatra, de a feszültség még ne legyen ráadva a tekercsre! Nagyon rövid ideig kapcsoljuk be a tekercset. A bekapcsolás pillanatában a tekercs magasra lövi a karikát.

  • Ismételjük meg a kísérletet különböző tömegű és anyagi minőségű karikákkal.
  • Figyeljük meg, ha a tekercs vasmagjára több karikát teszünk, akkor az ágyú sokkal magasabbra lő.
  • Alkalmas tekercs esetén a tekercset bekapcsolt állapotban hagyva helyezzünk a vasmagra egy karikát.

 

Lenz törvénye:

A mágneses tér változása örvényes elektromos mezőt kelt, amelynek következtében a vezetőben olyan örvényes áram indul, amelynek mágneses hatása akadályozza az őt keltő hatást.

 


 


 

Dipolantenna

(Juhász Zoltán - 11. évfolyam)

Eszközök:

2db dipolantenna (adó és vevő)
váltó áramú áramforrás (9-12V)
oszcilloszkóp, fémrács, vezetékek

A kísérlet leírása:

Kössük a vevő antennát az oszcilloszkópra. Tápláljuk az adót megfelelő feszültséggel és fordítsuk a vevő felé, attól kb. 30-50cm távolságra. Kapcsoljuk be az oszcilloszkópot és állítsuk be úgy, hogy az adó jól látható jelét lássuk a kijelzőn, ehhez a vevőt is mozgassuk néha az adó felé oda-vissza, ha szükséges.

  • Forgassuk el az adót, vagy a vevőt függőleges helyzetéből vízszintes helyzetébe, majd vissza.
  • Helyezzük a fém rácsot a két antenna közé, először vízszintes rácsozással, majd függőleges rácsozással.
  • Forgassuk a rácsot folyamatosan a két antenna között.
  • Mit tapasztalunk? Magyarázzuk meg a jelenségeket!

Tapasztalat, magyarázat:

A dipolantenna, jellegéből adódóan, polarizált EM-sugárzást bocsát ki magából. A vevő ezt az adóval egyező elhelyezkedésében észleli jól, az egyiket elforgatva a vétel megszűnik.

A két antenna közé függőleges rácsozású fém rácsot helyezve, az elektromos tér a fémben lévő töltéshordozó részecskéket gyorsítja, azok az EM-tér energiáját átveszik, ebben az esetben a vevő nem észlel jelet. A fém rácsot vízszintes helyzetbe forgatva az elektromos tér nem tudja megfelelően rezgésbe hozni a fém elektronjait. Az elektromágneses hullám áthatol így a rácson.

 

 


 

Elektromágneses sugárzás

(Juhász Zoltán - 11. évfolyam)

Eszközök:

2db dipolantenna (adó és vevő), váltó áramú áramforrás 10-12V
oszcilloszkóp, vezetékek
fémlap, műanyag prizma, műanyag gyűjtőlencse, fémes gégecső

A kísérlet leírása:

Kössük a vevő antennát az oszcilloszkópra. Tápláljuk az adót megfelelő feszültséggel és fordítsuk a vevő felé, attól kb. 30-50cm távolságra. Kapcsoljuk be az oszcilloszkópot és állítsuk be úgy, hogy az adó jól látható jelét lássuk a kijelzőn, ehhez a vevőt is mozgassuk néha az adó felé oda-vissza, ha szükséges.

  • Irányítsuk úgy az adót, hogy a vevő ne észleljen jelet, majd helyezzük el úgy a fémlapot, hogy mint egy tükörről az adó sugarai visszaverődjenek a vevő felé.
  • Helyezzük el a prizmát és az adót úgy, hogy az adóból kiinduló sugárzást a vevő észlelje.
  • Irányítsuk az adót a vevő felé és helyezzük közéjük a műanyag lencsét, esetleg egy kicsit mozgassuk előre-hátra, ha szükséges.
  • Irányítsuk úgy az adót, hogy a vevő ne észleljen jelet, majd a gégecsővel juttassuk el a jelet a vevőhöz.
  • Írjuk le észrevételeinket.

Észrevételeink:

Az elektromágneses hullámok pont ugyan úgy viselkednek, mint a látható fény, azaz mindazok az összefüggések, amelyek a látható fényre érvényesek, tetszőleges elektromágneses hullámokra is értelmezhetők.

 

 


 

Dipolsugárzás hullámhossza

(Juhász Zoltán - emelt szintű érettségi előkészítő)

Eszközök:

2db dipolantenna (adó és vevő), váltó áramú áramforrás (9-12V)
oszcilloszkóp, vezetékek, tömör fémlemez, lyukas fémlemez

A kísérlet leírása:

Kössük a vevő antennát az oszcilloszkópra. Tápláljuk az adót megfelelő feszültséggel és fordítsuk a vevő felé, attól kb. 30-50cm távolságra. Kapcsoljuk be az oszcilloszkópot és állítsuk be úgy, hogy az adó jól látható jelét lássuk a kijelzőn, ehhez a vevőt is mozgassuk néha az adó felé oda-vissza, ha szükséges.

Ez után rakjuk a két fémlemezt kb. 50cm–re szembe egymástól, illesszük a lyukas fémlemezbe az adót és helyezzük a fémlemezek közé a vevőt. A vevőt mozgatva jó illetve kevésbé jó jeleket láthatunk az oszcilloszkóp képernyőjén. Mozgassuk a tömör fémlemezt olyan távolságba, hogy a vevő mozgatása során nagyon jó, ill. semmilyen jeleket ne lássunk a kijelzőn. Ekkor a két fémlemez között elektromágneses állóhullám alakul ki duzzadóhelyekkel és csomópontokkal.

  • Jelöljük meg a vevő helyzetét az egyik duzzadóhelyen.
  • Mozgassuk a vevőt az adó felé (vagy attól el) 10 duzzadóhelyen keresztül. A helyzetét újra jelöljük be.
  • Mérjük meg a két helyzet távolságát és határozzuk meg az elektromágneses sugárzás hullámhosszát.

Tapasztalat, magyarázat:

Mivel minden második duzzadóhely egymástól l távolságra van, így a dipolantenna által kibocsátott sugárzás hullámhossza a mért távolság 5-öd része.

 

 

Eseménynaptár


Akadálymentes változat

Impresszum  |  Oldaltérkép |  Kapcsolat 
©2013 All Right Reserved.
Révai Miklós Gimnázium és Kollégium
9021 Gyõr, Jókai u. 21.