Elektrik. Manyetik alan içerisinde manyetik moment Manyetik Alan. Prensip: İhtiyacınız Olanlar:

Transkript

1 Manyetik Alan Elektrik Manyetik alan içerisinde manyetik moment Bilgi sahibi olabilecekleriniz Tork Manyetik akı Uniform manyetik alan Helmholtz bobinleri Prensip: Uniform manyetik alanı taşıyan bir iletken halka tork ile karşı karşıya kalır. Bu durum yarı çapının, dönüş sayısı ve iletken halkanın içerisindeki ve dış alandaki akımın bir fonksiyonu olarak belirlenmektedir. İhtiyacınız Olanlar: Bir çift Helmholtz bobini İletkenler, halkasal, set Burulma dinamometre, 0.01 N için bobin tutucusu Dağıtıcı Güç kaynağı, evrensel Güç kaynağı değişken 15 VAC/12 VDC/5 A Dijital multimetre Destek tabanı -PASS Destek çubuğu -PASS-, kare, l= 630 mm Sağ açılı kelepçe -PASS Bağlantı kablosu, l= 750 mm, kırmızı Bağlantı kablosu, l= 750 mm, mavi Eksiksiz ekipman seti, Föy CD-ROM üzerinde bulunur Manyetik alan içerisinde manyetik moment P Manyetik alan ve manyetik moment arasında br açı fonksiyonu olarak uniform manyetik alanı içerisinde manyetik alandan dolayı tork. Görevler: Uniform manyetik alanı içerisinde manyetik momentten dolayı, aşağıdakilere bağlı olarak torkun belirlenmesi 1. manyetik alanın bir gücü olarak, 2. Manyetik moment içerisinde manyetik alan arasındaki açı olarak, 3. Manyetik momentin bir gücü olarak. PHYWE Systeme GmbH & Co. KG D Göttingen Fizik Laboratuar Deneyleri

2 Manyetik alan içinde manyetik moment LEP İlgili konular Tork, manyetik akı, uniform manyetik alanı, Helmoltz bobini. Prensip Uniform manyetik alanı içerisinde yük taşıyan bir halka torka maruz kalmaktadır. Bu sarım sayısı, sarım yarıçapı ve iletken halka içerisindeki akımla beraber harici alanın içerisindeki gücün bir fonksiyonu olarak belirlenmektedir. Ekipman Bir çift Helmholtz bobini İletkenler, halkasal, set Burulma dinamometresi, 0.01 N için bobin tutucusu Dağıtıcı Güç kaynağı, evrensel Güç kaynağı değişken. 15 VAC/12 VDC/5 A Digital multimeter Destek tabanı -PASS Destek çubuğu -PASS-, kare, l = 630 mm Sağ açılı kelepçe -PASS Bağlantı kablosu, l = 750 mm, kırmızı Bağlantı kablosu, l = 750 mm, mavi Görevler Manyetik alan ve manyetik moment arasında br açı fonksiyonu olarak uniform manyetik alanı içerisinde manyetik alandan dolayı tork. 1. manyetik alanın bir gücü olarak, 2. Manyetik moment içerisinde manyetik alan arasındaki açı olarak, 3. Manyetik momentin bir gücü olarak. Kurulum ve prosedür Deneyin kurulumu Şekil 1 de gösterildiği gibidir. Aynı manyetik alanın her iki bobinde görünebilmesi için bağlantıların seri olarak yapılması tavsiye edilmektedir. Helmholtz düzenlemesi, ki bu sağlanan boşluklu çapraz menüleri tarafından kurulabilir, bobinler tersine ayarlanmaktadır, bu durum 1-1 ya da 2-2 bağlantılarının bağlanmasına (seri bağlantılar için) olanak sağlamaktadır. Helmholtz bobinlerinde akımlarda kesintisiz kullanımda 3 A değerini aşmamalıdır. Bobin taşıyıcısına giden bağlantı kabloları gevşek olarak ortamda bulunmalıdır. Birbirine kıvrılarak bağlanmalıdır, bu durum ek momentin oluşmaması için gereklidir. Şekil 1: Manyetik alanda manyetik momentten dolayı oluşan torkun belirlenmesi için deney kurulumu. PHYWE series of publications Laboratory Experiments Physics PHYWE SYSTEME GMBH & Co. KG D Göttingen

3 LEP Manyetik Alan İçerisinde Manyetik Moment Burmalı terazinin sıfır noktası, sürekli gerçekleşen dönme hareketi bağlantı uçlarının yerlerini değiştirebileceğinden dolayı, sıklıkla kontrol edilmelidir. Oldukça küçük tork değerleri, torkların Helmholtz bobin akımı ve açısının bir fonksiyonu olarak ölçülmesi durumunda oluşmaktadır. Bundan dolayı yalnızca 3 çevrimi olan bobinin kullanılması ve bobin akımını küçük miktarda attırmak tavsiye edilmektedir (yaklaşık 6). Şek. 2: I akımının bir fonksiyonu olarak (Helmholtz bobini), Denklem (3) ile uygun bir şekilde uniform manyetik alan içerisinde manyetik momentten dolayı oluşan tork. Açılar 15 o lik aralıklarla yerleştirilmelidir, değiştirilebilmesi için bobinlerin içerisindeki çentiklerle gerçekleştirilebilir. Teori ve Değerlendirme Kapalı bir iletken halkası C ile, içinden I gibi akım geçerken, bir manyetik momenti m, şu şekilde tanımlanmaktadır: A, verilen herhangi bir alandır ve çevresi ise C dir. Bir manyetik akı, B gibi bir akı büyüklüğü ile manyetik bir momentte T gibi bir tork uygulamaktadır. Eğer manyetik alan pozisyon ile beraber değişkenlik gösterirse, iletken halkanın bireysel parçaları değişik torklara maruz kalmaktadır. Bundan dolayı iletken halkayı bir uniform manyetik alana getirmek tercihe edilebilir. İki bobin, Şekil 1 de gösterilmektedir, ve yarı çapları aralarındaki mesafelerine eşittir (Helmholtz düzenlemesi), bir uniform manyetik alan oluşturmak için kullanılmaktadır. Kesişim çizgisinden Şekil 2 den ölçülen değerlere şu üstel ifade ile. Sonuçlar Tablo 1 de listelenmektedir. Mevcut durumda, ki burada iletken halka d çapında ve n sarımlı bir düz akım yüzüğüdür, burada A, akım yüzüğünün alanını gösteren vektördür. Helmholtz bobinlerinde I lık bir akım akacak olursa, böylece (1) den şu gelir): Burada a, B ve yüzey alanı vektör A arasındaki açıdır ve c ise bu Helmholtz bobinleri arasındaki sabittir. Değişik deneysel kurulumların kat sayıları Tablo 1 de gösterilmektedir ve yukarıda bahsedilen denklemleri sağlamaktadır. Table 1 Şek. Katsayı Standart Hata Denklem ± ± ± ±0.03 2, 3 Şek. 3: n sarım sayısının bir fonksiyonu olarak (Helmholtz bobini), Denklem (3) ile uygun bir şekilde uniform manyetik alan içerisinde manyetik momentten dolayı oluşan tork) PHYWE series of publications Laboratory Experiments Physics PHYWE SYSTEME GMBH & Co. KG D Göttingen

4 Manyetik Alan İçinde Manyetik Moment LEP Şek. 4: manyetik alan ve manyetik moment arasında uniform manyetik alan içerisindeki manyetik momente bağlı tork. Şek. 6: d çap uzunluğu olarak bir fonksiyonu olarak (Helmholtz bobini), Denklem (2) ile uygun bir şekilde uniform manyetik alan içerisinde manyetik momentten dolayı oluşan tork). Şek. 5: I akım olarak bir fonksiyonu olarak (Helmholtz bobini), Denklem (2) ile uygun bir şekilde uniform manyetik alan içerisinde manyetik momentten dolayı oluşan tork). PHYWE series of publications Laboratory Experiments Physics PHYWE SYSTEME GMBH & Co. KG D Göttingen

5 LEP Manyetik Alan İçinde Manyetik Moment PHYWE series of publications Laboratory Experiments Physics PHYWE SYSTEME GMBH & Co. KG D Göttingen