Verkleg eðlisfræði í Kvennó/Rafsvið

Tæki

9 V rafhlaða
leiðniblað með tvívíðan cm-kvarða
korkplata
leiðslur og málmpinnar
spennumælir
kvarðablað (tvívíður cm-kvarði)

Framkvæmd

Uppsetning

Festið leiðniblað með rafskautum á korkplötu með því að pinna það niður með málmpinnum.
Tengið rafskautin á leiðniblaðinu við rafhlöðu með leiðslum og málmpinnum þannig að hringskautið tengist +pól rafhlöðunnar með rauðri leiðslu og línuskautið -pólnum með svartri leiðslu (sjá mynd 1).
Stillið spennumælinn á 20 V mælisvið fyrir jafnstraum (direct current).
Tengið svarta pinnaleiðslu við mínus innstungu mælisins (COM) og rauða pinnaleiðslu við plús innstungu hans (V).

Mælingar

Til að mæla spennu í punkti P miðað við línuskautið er svarta pinnaleiðslan látin nema við (miðbik) línuskautsins en sú rauða látin nema við punktinn P á leiðniblaðinu (sjá mynd 1). Varist að ýta of fast á leiðniblaðið svo að það skemmist ekki. Á meðfylgjandi blaði með tvívíðan cm-kvarða hafa rafskautin verið merkt inn og fjórir punktar á miðlínunni, P1, P2, P3 og P4.

Mælið spennumun (potential difference) milli línuskauts og punkts P1. Finnið 3 punkta báðum megin við miðlínuna (samtals 6) sem hafa sömu spennu og í P1 og teiknið þá inn á kvarðablaðið. Dragið jafnspennuferil í gegnum þá. Endurtakið fyrir punkta P2, P3 og P4.

Nú skal kanna hvernig spenna eftir miðlínunni vex með vaxandi fjarlægð frá línuskautinu. Mælið spennu með 1 cm millibili eftir miðlínunni. Látið svörtu pinnaleiðsluna ávalt nema við línuskautið á meðan sú rauða er færð í átt að hringskautinu, 1 cm í einu. Mælið loks spennuna á milli hringskauts og línuskauts.

Finnið rafsviðið (electric field) E á miðlínunni í 4,5 cm fjarlægð frá línuskautinu í einingunni V/cm með því að mæla spennuna milli punkta í 4 og 5 cm fjarlægð frá línuskautinu (þ.e. 1 cm er þá á milli pinnanna). Finnið á sama hátt rafsviðið í 8,5 cm cm fjalægð frá línuskautinu (þá eru pinnar við 8 og 9 cm) og loks í 11,5 cm fjalægð frá línuskautinu.

Úrvinnsla

Dragið 3 rafsviðslínur (electric field lines) sitt hvorum megin við miðlínuna frá hringskautinu að línuskautinu. Rafsviðslínur eru alltaf hornréttar á jafnspennuferla. Sýnið stefnu rafsviðsins með því að setja örvar á rafsviðslínurnar. Teiknið spennuna V sem fall af fjarlægð d frá línuskautinu.

Leggið mat á hvort þéttleiki rafsviðslínanna endurspegli styrk rafsviðsins E.

Ítarefni

Fyrirmynd þessa verkefnis er Kvennó - Verkleg eðlisfræði - Rafsvið gian.v2.docx eftir Leu Maríu Lemarquis og Mariu Victoriu Sastre Pedro.