Mariusz Jaworski 17.11.96.
Laboratorium z fizyki ogólnej
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 56
Temat : Pomiar indukcji magnetycznej za pomocą fluksometru
Przebieg ćwiczenia : Pomiar zależności Φ(I) oraz opracowanie błędów
Wstęp
Do pomiarów strumienia magnetycznego użyto fluksometru, czyli galwanometru pełznego (bez momentu zwrotnego), który mierzy impulsy prądu indukcyjnego wywołanego zmianą pola magnetycznego przepływającego przez cewkę umieszczoną między biegunami elektromagnesu. Wychylenie wskazówki fluksometru jest proporcjonalne do całkowitego ładunku, który przepłynie w wyniku wyindukowanego impulsu prądowego.
Z równania ruchu cewki galwanometru :
I(d2Φ/dt2)+Φo2/(Rg+R)*(dΦ/dt) = Φoi,
wyprowadza się wzór na wychylenie :
ϕk = (Φ1 - Φ2)/Φo .
Wyniki pomiarów
- dla I rosnącego :
I [A] |
Φ [mWb] |
zakres I [A] |
ΔI [mA] |
δI [ %] |
ΔΦ [mWb] |
δΦ [ %] |
B [T] |
ΔB [T] |
δB [T] |
0.5 |
1.2 |
0.75 |
3.75 |
0.75 |
0.25 |
20.8 |
64 |
14.6 |
22.9 |
1.0 |
2.5 |
1.5 |
7.5 |
0.75 |
|
10.0 |
133 |
16.1 |
12.1 |
1.5 |
3.8 |
1.5 |
7.5 |
0.50 |
|
6.6 |
202 |
17.5 |
8.7 |
2.0 |
4.8 |
3 |
15 |
0.75 |
|
5.2 |
255 |
18.7 |
7.3 |
2.5 |
5.9 |
3 |
15 |
0.60 |
|
4.2 |
314 |
19.9 |
6.3 |
3.0 |
7.0 |
3 |
15 |
0.50 |
|
3.6 |
372 |
21.1 |
5.7 |
3.5 |
7.5 |
7.5 |
37.5 |
1.07 |
|
3.3 |
399 |
21.7 |
5.4 |
4.0 |
8.2 |
7.5 |
37.5 |
0.94 |
|
3.0 |
436 |
22.5 |
5.1 |
- dla I malejącego :
I [A] |
Φ [mWb] |
zakres I [A] |
ΔI [mA] |
δI [ %] |
ΔΦ [mWb] |
δΦ [ %] |
B [T] |
ΔB [T] |
δB [T] |
0.5 |
1.5 |
0.75 |
3.75 |
0.75 |
0.25 |
16.7 |
80 |
15.0 |
18.8 |
1.0 |
2.7 |
1.5 |
7.5 |
0.75 |
|
9.3 |
144 |
16.3 |
11.4 |
1.5 |
3.5 |
1.5 |
7.5 |
0.50 |
|
7.1 |
186 |
17.2 |
9.2 |
2.0 |
5.0 |
3 |
15 |
0.75 |
|
5.0 |
266 |
18.9 |
7.1 |
2.5 |
6.0 |
3 |
15 |
0.60 |
|
4.2 |
319 |
20.0 |
6.3 |
3.0 |
6.7 |
3 |
15 |
0.50 |
|
3.7 |
356 |
20.8 |
5.8 |
3.5 |
7.5 |
7.5 |
37.5 |
1.07 |
|
3.3 |
399 |
21.7 |
5.4 |
4.0 |
8.2 |
7.5 |
37.5 |
0.94 |
|
3.0 |
436 |
22.5 |
5.1 |
B obliczono ze wzoru : B = Φ/(nS).
Błędy obliczono ze wzorów :
ΔI = (zakres I)*klasa/100%, gdzie klasa=0.5%
δI = ΔI/I, δΦ = ΔΦ/Φ,
δB = δΦ + δn + δS , ΔB=B*δB/100%
Dodatkowe serie pomiarów :
I [A] |
Φ1 [mWb] |
Φ2 [mWb] |
0.5 |
1.4 |
1.7 |
1.0 |
2.7 |
2.7 |
1.5 |
3.8 |
3.8 |
2.0 |
4.7 |
4.7 |
2.5 |
6.0 |
5.8 |
3.0 |
7.0 |
6.7 |
3.5 |
7.6 |
7.4 |
4.0 |
8.2 |
7.8 |
Nie zaobserwowano również różnicy charakterystyk Φ(I) dla I rosnącego i malejącego, gdyż ewentualna histereza mieściła się w granicach błędu. Stąd na wykresie przedstawiono tylko wyniki z pierwszej tabeli.
Wnioski
Na podstawie wyników dodatkowych serii pomiarów ustalono, że pomiary Φ są powtarzalne i różnice między poszczególnymi pomiarami w nielicznych przypadkach przekraczają błąd fluksometru. Błąd pomiaru był powiększony jeszcze o niedokładność sprowadzenia wskazówki fluksometru do zera, która dochodziła do 0.3mWb.
Zmierzona charakterystyka B(I) uwidacznia fakt liniowej zależności B(I) , a tym samym Φ(I) . Prosta regresji nie omija żadnego prostokąta otaczającego punkty pomiarowe.