Gå til hovedindhold

Den elektromagnetiske gynge

I forsøget ser vi på hvordan man kan inducere en spænding med en magnet, der kan få en anden magnet langt væk, til at flytte sig.

Teknologi eller teknisk udstyr der bruges til forsøget

En datalogger er en digital høj-teknologi, der kan lagre målinger. Så slipper du selv for at skulle aflæse og skrive ned hele tiden. Læs mere om dataloggere her.

En spole er en analog lav-teknologi. Den består af en leder, med en isoleret kappe, der er viklet i en helix form. Spolen har en bestemt selvinduktion. Selvinduktion er når der induceres en spænding i spolen pga. tilstedeværelsen af et varierende magnetfelt. Hvis spolen indeholder jern forstærkes selvinduktionen yderligere. Spolen kaldes også en elektromagnet. Læs mere om spolen her.

Andet teknologi eller udstyr der bruges i forsøget er tape, en
mobiltelefon/frekvensgenerator, en spændingsmåler og en magnetfeltsensor.

Inspiration til variable du kan arbejde med i forsøget

Prøv at...

  1. Undersøge hvad der sker hvis der er flere vindinger på den ene spole end den anden
  2. Undersøge om ledningernes længde har betydning for udsvingenes størrelse?
  3. Undersøge om der er frekvenser der får gyngen til at svinge særligt meget?
  4. Undersøge om det betyder noget at de to gynger vejer det samme?
  5. Undersøge, hvad der sker, hvis man bytter om på ledningerne til en af spolerne
  6. Hvad der sker hvis magneterne hænger udenfor spolerne?

Meget vigtigt

I forsøget bruger Kasper og Søren nogle spoler og ledninger, som elever IKKE må benytte. I skal derfor benytte de spoler og ledninger skolen har til rådighed. I skal bruge helt lukkede spoler uden frie strømveje (spolen er pakket ind i folie), med det der hedder ‘sikkerhedsbøsninger’. Og I skal bruge ledninger med sikkerhedsstik. Spørg jeres lærer til råds, før I går i gang med forsøget. Til sidst i forsøgsvideoen forklarer Søren hvordan I kan arbejde med disse sikre spoler og koble til jeres telefoner.

Sådan gør du

Materialer

  • 2 spoler

  •  2 ledninger der passer i spolerne

  • En telefon eller funktionsgenerator

  • Krokodillenæb (hvis du bruger de moderne stik)

  • Aflange magneter

  • Malertape

  • Pinde til at tape magneterne fast på

  • Ståltråd

  • 2 stativer til at hænge magneterne op i med muffer og klo

  • Evt magnetfeltssensor og en spændingssensor hvis du gerne vil måle disse
    ting

Første delforsøg (magnetisme inducerer en spænding)

  1. Mål spændingen med en spændingsmåler på de to udgange på spolen
  2. Sæt målehastigheden til omkring 50 Hz. Jo højere målehastighed, jo mere detaljeret bliver dit resultat. Men så snart dine udsving er tydelige, er det fint til formålet.
  3. Bevæg magneten inden i og omkring spolen mens du opsamler data

Andet delforsøg (magnetfeltet i en strømførende spole)

  1. Fastmonter en magnetfeltsensor i en spole
  2. Sæt målehastigheden til omkring 50 Hz. Målehastigheden afhænger af din spændingskildes frekvens. Med en målehastighed på ca. 10 gange din frekvens, opsamler du 10 målepunkter per fulde svingning, og du vil derfor kunne se udsvingene. Højere frekvens giver selvfølgelig en mere præcis aftegning. I vores tilfælde kørte vi 3 Hz og opsamlede med 50 Hz.
  3. Som spændingskilde til vekselstrømmen i spolen, kan du bruge skolens frekvensgenerator. Vi brugte dog vores telefon til det. Se hvordan i forsøget “Trådløs overførsel af strøm” der også kan findes på testoteket.
  4. Aktiver spændingskilden og opsaml data med din datalogger

Den elektromagnetiske gynge

  1. Kobl 2 spoler sammen med ledninger
  2. Ophæng en magnet i hver af spolerne, som vist i videoen. Det er vigtigt at de kan svinge frem og tilbage uden at ramme siderne (man kan eventuelt hænge dem op, så snorene ikke samlet i et punkt i stativet, for at mindske den roterende bevægelse)
  3. Skub til en magnet og observer den anden - kan du få den til at bevæge sig?
  4. Prøv at montere vekselspændingskilden som vist i videoen, og se hvordan magneterne bevæger sig

Faglig forklaring

Der er to effekter i spil her, der vises i de to første delforsøg.

Delforsøg 1: En elektrisk strøm inducerer et magnetfelt i en spole og

Delforsøg 2: Der kan induceres et elektrisk felt i en spole når man ændrer magnetfeltet gennem spolen.

Når vi i forsøget “Den elektromagnetiske gynge”, kobler spolerne sammen, kobler vi også effekterne fra de to første delforsøg.

Forklaringen bliver altså samlet set, at den magnet man bevæger, ændrer magnetfeltet i spole nummer 1. Det inducerer i spole 1 et elektrisk felt, der sætter elektronerne i hele kredsløbet i bevægelse. Elektronerne der nu også bevæger sig i spole 2, da der er et lukket kredsløb mellem dem, skaber et (nyt) magnetfelt i spole 2, der skubber til den ophængte magnet.

Med forsøget kan du yderligere meget tydeligt vise, hvordan signalet fra din telefon kan få en højttalermembran til at bevæge sig. Her er signalet elektriske bølger, der svinger omkring nul volt. Udsvingenes amplitude, bestemmer lydstyrken der sendes med. Frekvensen bestemmer tonen.

I nogle højttalere er magneten fast monteret og membranen er monteret på spolen som bevæger sig. I andre højttalere er spolen fast monteret og magneten er monteret på membranen som bevæger sig.