Laboratorium z fizyki

Sprawozdanie 4

Temat: Sprawdzenie prawa Faradaya.

Oznaczenia symboli:

z- odległość środka cewki od wlotu rurki

z'- odległość cewki od kolejnej cewki; z'=zn+1-zn

tg- czas górny czyli czas góry magnesu

td- czas dolny

Emax- siła elektromotoryczna dla wartości powyżej osi czasu

Emin- siła elektromotoryczna dla wartości poniżej osi czasu

E- siła elektromotoryczna średnia wyliczona ze wzoru E=(Emax-Emin)/2

d- odległość wzajemna umownych biegunów magnetycznych

N- liczba zwojów

g- przyspieszenie ziemskie g=9,807

gz- przyspieszenie ziemskie obliczone

l- długość rzeczywista magnesu, wynosiła ona 5mm

Δv- błąd wyznaczenia prędkości

E- to wartość średnia z tabeli 2

Tabela 1. (Wyniki pomiarów siły elektromotorycznej)

z	z'	td	tg	Emax	Emin	E	v	Δv	g	d
m	m	s	s				m/s	m/s	m/s^2	mm
0,095	0,095	0,0007	0,0103	-14	6	11,0	1,365	0,007	9,56	13,10
0,193	0,098	0,0672	0,0731	-21	7	20,2	1,946	0,005	9,68	11,48
0,295	0,102	0,1159	0,1219	-28	11	28,8	2,405	0,004	9,72	14,43
0,395	0,100	0,1566	0,1610	-38	16	33,2	2,783	0,004	9,74	12,25
0,495	0,100	0,1920	0,1965	-48	23	35,7	3,116	0,003	9,76	14,02
0,595	0,100	0,2245	0,2282	-58	31	38,7	3,416	0,003	9,77	12,64
0,695	0,100	0,2533	0,2577	-53	28	46,5	3,692	0,003	9,77	16,25
0,793	0,098	0,2814	0,2851	-58	28	50,3	3,944	0,003	9,78	14,59
0,893	0,100	0,3080	0,3102	-58	28	51,8	4,185	0,003	9,78	9,21
0,992	0,099	0,3323	0,3353	-58	28	56,5	4,411	0,002	9,78	13,23
1,100	0,108	0,3545	0,3582	-58	28	62,2	4,645	0,002	9,78	17,19
1,195	0,095	0,3774	0,3803	-75	38	60,2	4,841	0,002	9,79	14,04

Tabela 2. (Wyniki pomiarów siły elektromotorycznej w zależności od ilość zwojów)

N	E1d	E1g	E1	E2d	E2g	E2	E3d	E3g	E3	E średnie
15	-30	58	44,0	-33	63	48,0	-31	58	44,5	45,5
30	-39	58	48,5	-39	59	49,0	-38	58	48,0	48,5
45	-35	47	41,0	-38	50	44,0	-35	49	42,0	42,3
60	-38	43	40,5	-38	43	40,5	-37	43	40,0	40,3

Tabela 3. (Wyniki pomiarów siły elektromotorycznej w zależności od geometrii cewki)

nr cewki	E1d	E1g	E1	E2d	E2g	E2	E3d	E3g	E3	E średnie
1	-57	119	88,0	-46	116	81,0	-51	120	85,5	84,8
2	-69	119	94,0	-72	121	96,5	-68	121	94,5	95,0
3	-53	104	78,5	-54	107	80,5	-55	108	81,5	80,2
4	-30	41	35,5	-30	39	34,5	-31	40	35,5	35,2

1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego

Aby wyznaczyć przyspieszenie ziemskie wykorzystałem wzór

Obliczyłem średnią z poszczególnych g i otrzymałem

Aby policzyć błąd obliczyłem odchylenie standardowe

Ostatecznie otrzymujemy wartość gz=9,74±0,67
, wartość ta zawiera w sobie wartość, która została wykorzystana do obliczeń czyli 9,807

2. Wyznaczanie odległości wzajemnej biegunów umownych.

Obliczyłem średnią wartość d

Oraz odchylenie standardowe

Ostatecznie d=13,5±2,2 mm

3. Wyliczenie współczynników prostej regresji do wykresu 1.

Używając w Excelu funkcji Reglinp wyznaczyłem współczynniki regresji wykresu.

Wzór linii regresji y=ax+b;

a=14,57

b=-8,24

Δa=0,49

Δb=1,72

4. Wyliczanie współczynników regresji do wykresu 2

Używając w Excelu funkcji Reglinp wyznaczyłem współczynniki regresji wykresu.

Wzór linii regresji y=ax+b;

a=-0,14

b=49,58

Δa=0,09

Δb=3,37

5. Przykładowe obliczenie dla pierwszego wiersza w pierwszej tabeli:

=0,001m

Wykres 1. Zależność siły elektromotorycznej od prędkości.

Wykres 2. Zależność siły elektromotorycznej od ilości zwojów.

Wnioski:

Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego, którego dokonałem na podstawie pomiarów dało mi wynik, który z granicą błędu obejmował przyspieszenie ziemskie, które zostało wyznaczone wcześniej przez naukowców i które powinno wykorzystywać do obliczeń. Ja do swoich obliczeń nie wykorzystywałem wyliczonego przeze mnie przyspieszenia ziemskiego, ponieważ do wyliczenia prędkości musiałem już g znać. Konsekwentnie przy pozostałych obliczeniach wykorzystałem wartość g=9,807
.

W punkcie B wyliczyłem odległość wzajemną biegunów umownych magnesu, wartość ta nie jest równa długości geometrycznej magnesu.

Jeśli chodzi o sprawdzenie zależności siły elektromotorycznej od prędkości magnesu w cewce to można stwierdzić, że siła rośnie razem ze wzrostem prędkości.

W przypadku gdy prędkość jest taka sama, a liczba cewek się zwiększa (w przypadku drugiego pomiaru) na podstawie wykresu oraz regresji można stwierdzić, że im więcej zwojów tym siła mniejsza. Wynik tego doświadczenia nie jest jednoznaczny ponieważ w przypadku cewki o 30 zwojach siła wzrosła w stosunku do cewki o 15 zwojach. W następnych cewkach o 45 oraz 60 zwojach siła zmalała poniżej wartość w cewce pierwszej. Wartość ta została źle zmierzona, ponieważ siła powinna rosnąć w zależności od liczby zwojów. Powodem tego może być fakt, że prędkość spadania magnesu mogła się różnić np. w rurka nie była na tyle szeroka, że magnes spadał w niej swobodnie.

1

---