5.39. Állóhullámok keltése patkómágnes sarkai között kifeszített, váltóárammal izzított dróton
A kísérlet célja
Állóhullám kialakulásának bemutatása. Érdeklődés felkeltése látványos kísérlettel.
Szükséges anyagok, eszközök
- Transzformátor (42V~)
- Áramerősség mérő
- Változtatható tolóellenállás (105 Ω, 2,5A)
- Röpzsinórok (4 db)
- Patkómágnes
- Bunsen-állvány (+dió)
- Kémcsőfogó
- 2 db drótközpont (Holtz-szorító)
- Kanthal huzal (kb. 50 cm)
Leírás
Rögzítsünk szigetelt szorítóba (Holtz-szorítóba) kb. 50 cm hosszú, 40 Ω/m fajlagos ellenállású Kanthal drótot. Helyezzük a drótot patkómágnes sarkai közé. Csatlakoztassuk a drótot 105 Ω-os tolóellenálláson keresztül 42 V-os váltófeszültségű áramforráshoz (transzformátor). Változtassuk az áramkör áramát addig, amíg a drót izzani kezd (1-1,5 A). Az áramkörbe célszerű árammérő műszert kötni, hogy túl ne lépjük a tolóellenállásra megengedett maximális áramerősségét.
A hálózati frekvencia ütemében változó árammal átjárt vezetőre homogén mágneses térben periodikus erő hat. Az erő iránya merőleges a vezetőre és a B mágneses indukcióvonalakra is, nagysága pedig a hálózati frekvencia ütemében változik.
Ha a gerjesztés periódusa megegyezik a drót valamelyik sajátfrekvenciájával, akkor a dróton állóhullámok alakulnak ki. A drótot feszítő erő értékét a szorítók távolításával, illetve közelítésével változtathatjuk: így hangolhatjuk össze a drót sajátfrekvenciáját a hálózati frekvenciával. Figyeljünk oda, hogy a drótközpontoknak csak az elszigetelt alját fogjuk meg, mert 42 V már érezhető bizsergést kelthet a kísérletezőben.
A dróton kialakult állóhullámok duzzadóhelyei és azok környezete a drót részecskéinek mozgása miatt lehűlnek, s csak a nyugvó csomópontok izzanak. Így az állóhullám jól láthatóvá válik. (A jelenség jobban látható, ha a drót háttere sötét, valamint ha besötétítünk a teremben.)
A drót forró, még akkor is, ha éppen nem látható az izzás!
Tweet