E19 - Volný pád v trubici

elekromagnetická indukce

Cíl

Měření tíhového zrychlení.

Pomůcky

• modul voltmetr
• padací trubice s navinutými cívkami
• malý válcový magnet
• krabička s vatou na zachycení magnetu

Provedení

V programu nastavíme celkový čas měření 0.5 sekundy a vzorkovací frekvenci 1000 Hz. Oživíme pouze kanál A, ke kterému připojíme modul voltmetr, nastavený na rozsah 100 mV s nulou uprostřed. Ponecháme standardní zobrazení - tedy časovou závislost. Nastavíme start - trigger s parametry cca: hladina 5 mV, pretrigg 20%.
Trubici s cívečkami, navinutými ve stejných vzdálenostech, upevníme do stojanu. Pod ní položíme krabičku s vatou. Trubice představuje obvod s několika cívkami zapojenými do série. My budeme měřit napětí, které se v těchto cívkách indukuje při průchodu magnetu. Cívečky tedy přes připojený konektor spojíme s modulem voltmetr. Odstartujeme měření a spustíme magnet.
Průběh indukovaného napětí je na obrázku.
Z grafu je patrné, že velikost indukovaného napětí závisí přímo na rychlosti magnetu a že tedy roste lineárně. Spojíme maxima přímkou a odečteme její parametry. Přímka prochází nulou a z její směrnice lze vypočítat tíhové zrychlení v daném místě.
Plocha pod křivkou odpovídá magnetickému indukčnímu toku. Ukážeme, že tento tok je stejný pro všechny cívečky - integrace.

Vysvětlení

Magnetický indukční tok je pro všechny cívečky stejný (plyne z geometrie problému). Můžeme tedy psát Ui = DF/ Dt, kde DF je rovno konstantě K a Dt se mění v závislosti na tom, jak rychle magnet danou cívečkou prolétne.
Je-li h výška cívečky, a t1 čas, který potřebuje magnet k tomu, aby se dostal k první cívečce, pak a odtud, zanedbáme-li Dt² je Dt = h/(gt₁).
Pro každé z maxim U_i tedy platí U_imax = Kgt/h.

Stažení naměřeného experimentu:

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014