Gå til hovedindhold

Trådløs overførsel af strøm

Vi bruger i forsøget to spoler, til helt trådløst, at forbinde en overklippet høretelefon igen. Vi ‘overfører’ lyd gennem luften ved hjælp af et magnetfelt dannet af spoler.

Teknologi eller teknisk udstyr der bruges til forsøget

En høretelefon er en mini højttaler til øret og en analog høj-teknologi. Den omsætter et elektrisk signal til bevægelse ved hjælp af vekselvirkningen mellem en spole og en magnet. bevægelsen overføres til en membran, der trykker luften sammen, som bliver til lydbølger. Læs mere om høretelefoner her.

En mobiltelefon er en digital høj-teknologi. Overførsel af data kan foregå trådløst over store afstande ved konvertering af et digitalt signal til radiobølger/mikrobølger. Det digitale signal kan være fra lyd, billeder og andet. Læs mere om mobilkommunikation her.

Andet teknologi eller udstyr der bruges i forsøget er en spole og evt. en tonegenerator.

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. Undersøg om spolernes diameter har betydning for den inducerede spænding

  3. Undersøge hvad der sker hvis du lægger et stykke jern i spolerne (du kan fx bruge et jernsøm, eller en jernkerne fra samlingen

  4. Undersøge om du kan bruge spolerne fra skolens fysiksamling i stedet for at lave dine egne

  5. Undersøge hvor langt væk du kan registrere et signal. Undersøg eventuelt amplituden af svingningerne som funktion af afstanden eller brug en magnetfeltsmåler og variér målerens afstanden til spolen

  6. Undersøge om der er frekvenser som går særligt godt igennem din spole-sender, hvis afstanden holdes konstant. Brug fx. en tonegenerator og mål amplituden af de toner der når igennem

  7. Undersøge hvad der sker, hvis du holder strømmen konstant, med fx. et batteri (pas på, både tråd og batteri bliver hurtigt varme), og så varierer afstanden hurtigt mellem spolerne

Forsøgsvejledning

Materialer

Sikkerhed: Dele af forsøget skal laves under punktsug eller i stinkskab

  • Et par høretelefoner som godt må klippes i stykker (vi har brugt de billigste fra Harald Nyborg som virker fint - men andre billige høretelefoner virker formodentligt lige så fint)
  • Lakisoleret kobbertråd – fx diameterstørrelse på 0,2 mm
  • Saks
  • Et rør til at vikle kobbertråden omkring, fx en tusch
  • Malertape
  • En lighter til at brænde lakken af kobbertråden (for at afisolere)
  • En mobiltelefon eller computer med jackstik der kan afspille lyd
  • Eventuelt spoler fra fysiksamlingen

Sådan gør du

1. Klip ledningen over

2. Fjern isoleringen fra det yderste lag. Brænd det af med en lighter.

OBS: Dette skal gøres under sug eller udendørs. Undgå indånding af røg.

3. Tæl antallet af ledninger

4. Hvis der er mere end 2 ledninger bag den ydre isolering:

a) Fjern isoleringen fra alle ledningerne

b) Sæt stikket i et apparat der kan afspille en tone (fx en mobiltelefon)

c) Fjern isoleringen fra alle de små ledninger, på både hovedtelefon-enden og stik-enden.

d) Find det ledningspar hvor du kan høre signal i høretelefonerne, og marker dem. Tape evt de resterende til

e) Fortsæt ved 5)

5. Vikl to spoler af lakisoleret kobbertråd. Brænd isolering af ligesom du gjorde med ledningerne i høretelefonledningen. Vi viser et trick i videoen til hvordan du let får tape omkring, når spolerne er viklet færdig.

6. Afprøv med noget musik eller en tone fra en tonegenerator og før langsomt spolerne
mod hinanden. Kan I høre lyden, og hvor langt væk/tæt på skal I være, for at kunne
høre lyden?

Variation af forsøget med spoler fra fysiksamlingen

TIP: Du kan også afprøve spolerne fra skolernes fysiksamling i stedet for at lave din
egen.

7. Brænd lakisoleringen af kobbertrådsenderne og de af-isolerede ledninger fra
høretelefonerne. Dette gøres under udsug eller udendørs. Undgå indånding af røg.
8. Vikl enderne fra en spole til den side der hører til minijackstikket.

9. Vikl den anden spole fast til høretelefonsiden. Giv det noget tape for at isolere det.

10. Afprøv med noget musik eller en tone fra en tonegenerator og før langsomt spolerne
mod hinanden

Faglig forklaring

H.C. Ørsted var interesseret i at finde frem til en sammenhæng mellem elektricitet og magnetisme. Den sammenhæng fandt han frem til under en forelæsning. Her fik han en ledning med en elektrisk strøm til at få en kompasnål til at give udslag. Hvad man ikke vidste på det tidspunkt, var nemlig at der rundt om en strømførende ledning, er et magnetfelt.

Derfra lod han den mere eller mindre ligge - han havde vist hvad han ville. Men andre berømte forskere undrede sig videre. Hvis der var et magnetfelt omkring en strømførende leder, kunne et magnetfelt så også skabe en elektrisk strøm? Det fandt Faraday ud af i 1831. Han lavede et forsøg hvor to spoler var viklet om en jernkerne. Men strømmen blev ikke overført fra den ene til den anden spole, som han havde regnet med. I stedet kunne man kun se korte udslag på hans måleapparater (et galvanometer*) når han tændte eller slukkede for kontakten. Det viste sig nemlig, at det kun er når magnetfeltet, eller mere præcist den magnetiske flux ændrer sig, at man inducerer en spænding i en ledning. Men, da man først havde opdaget det, var der ikke langt til at inducere spændinger i ledninger, ved hjælp af roterende magneter, hvilket igen betød at man kunne bygge den første elektriske generator.

Den viden om at en elektrisk strøm ikke kan induceres i en anden spole, uden at vi ændrer det magnetiske felt, udnytter vi i vores lille forsøg her. Et signal til en højttaler er netop opbygget af elektriske bølger, der svinger omkring et nulpunkt. Derfor vil feltet i den første spole hele tiden ændre sig i takt med de frekvenser vi afspiller. Derfor vil det magnetiske felt fra den første spole inducere en spænding i den anden spole, og da vi der har et lukket kredsløb med hovedtelefonerne, vil der gå en strøm, og vi kan nu høre de lyde der blev afsendt.

*en sjov ting som du måske allerede har regnet ud, var at galvanometeret som gav udslag, kun kunne bygges fordi Ørsted havde fundet frem til at en magnet blev påvirket af en elektrisk strøm.