7.25. Áramjárta vezetők mágneses terének szemléltetése vasreszelékkel

A kísérletek célja 

Különböző alakú áramjárta vezetők közül kialakuló mágneses tér szemléltetése.

Szükséges eszközök

• tápegység (egyenáramú, 12 V-os)
• vezetékek
• tolóellenállás, 13 Ω-os
• állvány
• különböző alakú vezetők: műanyag lapra merőleges szögletes tekercs, hurok és ritka menetű tekercs (ld. ábra)
• 1 db fehér és fekete vezetékekkel (2x48 menet) ellátott tekercs (ún. csévetest) 28 cm hosszúságú és 12 cm átmérőjű, állvánnyal
• vasreszelék, tölcsér, papírlap
• demonstrációs V/A mérő, középállású
• műanyag tálca

a) Áramjárta egyenes vezető mágneses mezőjének demonstrációja

Leírás

A kísérleti összeállításhoz az ábrán látható módon állítsuk össze az áramkört a változtatható feszültségű tápegységből (12V egyenfeszültségen), áramerősségmérő műszerből (maximális, 5 amperes méréshatáron) változtatható tolóellenállásból (eleinte középállásban), és tartóállványba rögzített áramjárta keretből. Amikor a tolóellenállás változtatásával kb. 3 A erősségű áram folyik a vezetőn, szórjunk durva szemcsés vasreszeléket a műanyag lapra. A lap finom ütögetése mellett kialakul a körkörös mintázat, mely jól szemlélteti az egyenes vezető mágneses mezőjét.

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

• Készítsünk táblai ábrát az áramjárta egyenes vezető mágneses mezőjének bemutatásához!
• Mitől függ a mágneses indukció nagysága az áramjárta egyenes vezető körül? A választ képlet segítségével és annak értelmezésével adjuk meg.
• Hogyan lehet meghatározni egy adott pontban a B mágneses indukcióvektor irányát?

Módszertani kiegészítések

• Az egyenes vezető körül kialakuló mágneses tér szemléltetéséhez veszélyesen nagy erősségű áramot kellene alkalmazni, ezért többszörösen feltekercselt egyenes vezetékszakaszt használunk, mert így jóval kisebb – 2-3 A erősségű – áram is elegendő.
• A műanyag lap alá helyezzünk műanyag tálcát, hogy a vasreszelék ne szóródjon szét az asztalon.

b) Áramjárta vezetőhurok mágneses mezőjének demonstrációja

Leírás

Az előző mérési összeállításban cseréljük le a vezetőkeretet egy hurokra, s szórjuk az előzőleg használt vasreszeléket a hurok körüli műanyag lapra. Figyeljük meg a kirajzolódó vonalakat.

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

• Készítsünk a mágneses mezőt bemutató ábrát!

c) Áramjárta kis menetszámú egyenes tekercs mágneses mezőjének demonstrációja

Leírás

Az előző mérési összeállításban cseréljük le a vezetőkeretet egy kis menetszámú tekercsre, s szórjuk az előzőleg használt vasreszeléket a hurok körüli lapra. Figyeljük meg a kirajzolódó vonalakat.

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

• Készítsünk a mágneses mezőt bemutató ábrát!
• Mitől függ a mágneses indukció nagysága a tekercs belsejében? A választ képlet segítségével és annak értelmezésével adjuk meg.
• Hogyan lehet meghatározni a tekercs mágneses pólusait?

d) Áramjárta tekercs (külső) mágneses terének vizsgálata kis mágnestűvel, mint mérődipóllal

Leírás

Tegyük a képen látható tekercset állványra. A tekercs egyik menetsorát (pl. fehér) kössük az előbb összeállított áramkörre – 12 V egyenfeszültség, 13 Ω tolóellenállás, max. 5 A áramerősségű árammérő –, s állítsuk a tolóellenállást úgy, hogy kb. 3 A áramerősség folyjon a tekercsben. Mozgassuk a tekercs körül a kézben tartott mágnestűt!

Figyelem!

A 3 A áramerősséget néhány másodpercnél hosszabb ideig ne lépjük túl, az 5 A áramerősséget pedig egyáltalán ne.

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

• Hogyan lehet növelni a tekercs körüli mágneses mező erősségét?