Induktion og Generatoren

Forsøg #1

Formål: At få et voltmeter til at give så stort et udslag som muligt ved at danne strøm med en stangmagnet og en spole.

Forsøgsdesign: Vi forbandt en spole til voltmeteret ved hjælp af to ledninger. Så tog vi en stangmagnet og førte den ind og ud af spolen for at få et så stort udslag som muligt på voltmeteret. 

Resultater: Det største udslag var på 0,3 volt.

Konklusion: Af forsøget har vi lært: At jo hurtigere man tager stangmagneten ud og ind af spolen, jo større strøm dannes der.

Forsøg #2

Formål: At undersøge hvad induktionsspænding afhænger af når strøm genereres med en spole og en stangmagnet.

Forsøgsdesign: Vi forbandt 4 spoler i serie og forbandt disse til et galvanometer som vist på billedet. Vi lavede nogle forskellige forsøg, som beskrevet herunder.

 

Resultater:

Bevæg magneten med samme hastighed hver gang.

Spolens vindingstal	Galvanometerets udslag
200	0,7
400	1
1600	4

Bevæg magneten med forskellige hastigheder i spolen med 400 vindinger.

Magnetens hastighed	Galvanometerets udslag
Langsom	0,5
Middel	1
Hurtig	1,2

Varier magnetfeltets størrelse i spolen med 400 vindinger.

Magnetetfeltets styrke	Galvanometerets udslag
1 magnet	1
2 magneter	1,6

Konklusion: Af dette forsøg lærte vi at man skabte størst induktionsspænding ved at: bevæge magneten så hurtigt som muligt, Bruge så mange magneter som muligt og have så mange vindinger på spolen som muligt.

Forsøg #3

Formål: I dette fællesforsøg skulle vi lave en generator og analysere dens vekselsspændingskurve.

Forsøgsdesign: En lille motor var forbundet til en strømforsyning. En elastik forbandt motoren med en en rund magnet, som kunne dreje rundt. Når man tændte for strømmen kørte motoren og trak elastikken, så magneten drejede rundt. Magneten drejede rundt ved siden af en spole med en jernkerne i. Spolen var forbundet til to voltmetre og en dataopsamler. Forsøgsopstillingen er vist på billedet nedenfor. 

Resultater: Når magneten roterer induceres der en spændingsforskel over spolen. Spændingen svinger i takt med at magneten roterer og er skiftevis positiv og negativ (vekselspænding). Voltmeteret viste hvor stor spændingen over spolen var. I det forsøg vi lavede målte vi en vekselspænding på 0,4 Volt. Dataopsamleren viste hvordan vekselspændingskurven så ud. Vekselspændingskurven viste spændingen over tid ved hjælp af et program som hed "SPARKvue"

Konklusion: I dette forsøg lærte vi, hvordan en vekselspændingsgenerator kan være bygget op, og hvordan den fungerer.

Forsøg #4

Formål: At analysere vekselspændingskurven fra forrige forsøg.

Resultater: Programmet gav os en y-akse, hvor man kunne se spændingen i volt. X-aksen viste os tiden i sekunder. Vi skulle beskrive en række ting for vekselspændingskurven:

Amplitude: Det er afstanden fra 0 Volt til den højeste spændingsværdi på begge sider af 0. Amplituden var maksimalt på 0,5 Volt på vores vekselspændingskurve. 

Maksimal spænding: Det er den største spænding på plus og minus siden af 0. Den maksimale spænding var ligesom amplituden også på  0,5 Volt.

Periodetid: Det er tiden der går på en periode. Altså fra 0 til toppen af kurven til bunden af kurven og tilbage til 0 igen. Periodetiden i vores forsøg var 0,06 sekunder.

Effektiv spænding: Det er størrelsen af den jævnspænding der producerer samme energi som vekselspændingen.

Vores effektive spænding i  forsøget var på 0,4 Volt.

Frekvens: En frekvens angiver antallet af perioder pr. sekund i enheden Hertz. For at finde frekvensen skal man bruge en formel:

F = 1 ÷ T

F er frekvensen i Hertz og T er periodetiden i sekunder. Periodetiden var i vores forsøg på 0,06 sekunder, det vil sige at frekvensen var 1÷ 0,06 sek = 16,6667 Hertz. 

Konklusion: I dette forsøg lærte vi om de forskellige parametre, der beskriver en vekselspændingskurve.

Forsøg #5

Formål: At finde spændingen på sekundærsiden af en transformer ved en bestemt primærspænding og med forskellige antal vindinger på primær- og sekundærspole.

Forsøgsdesign: Vi tog en strømforsyning og satte den på 4 V og vekselstrøm. Vi forbandt strømforsyningen til den ene spole på en transformer (primærspolen). Den anden spole (sekundærspolen) var forbundet til et voltmeter. Vi målte på transformere med alle de mulige kombinationer af spoler, som havde henholdsvis 200, 400 og 1600 vindinger. 

Resultater:

Vindinger på primærspolen	Spænding på primærsiden	Vindinger på sekundærspolen	Spænding på sekundærsiden
200	4 V	200	4 V
200	4 V	400	8 V
200	4 V	1600	32 V
400	4 V	200	2 V
400	4 V	400	4 V
400	4 V	1600	16 V
1600	4 V	200	0,5 V
1600	4 V	400	1 V
1600	4 V	1600	4 V

Konklusion:

Af dette forsøg lærte vi, at jo højere antal vindinger sekundærspolen har i forhold til primærspolen, jo større spænding bliver der på sekundærsiden. Følgende formel beskriver sammenhængen:
Np:Ns=Up:Us, hvor Np er antallet af vindinger på primærsiden, Ns er antallet af vindinger på sekundærsiden, Up er primærspændingen og Us er sekundærspændingen.

Forsøg #6

Formål: At få to pærer til at lyse lige meget selvom dæmpningen mellem strømforsyningen og de to pærer er meget forskellig. Pærerne skal symbolisere to husstande som ligger henholdsvis tæt på og langt væk fra elværket.

Forsøgsdesign: Først forbandt vi de to pærer til strømforsyningen som vist på billede 1. Den ene pære blev forbundet direkte til strømforsyningen, den anden blev forbundet via to spoler med 1600 vindinger. Spolerne giver en dæmpning, som symboliserer de lange ledninger fra elværket til husstanden. Derefter indsatte vi en transformer på hver side af de to spoler i kredsløbet med pære to. Dette er vist på billede 2 nedenfor. Primærspolen på den første transformer havde 200 vindinger, sekundærspolen havde 1600 vindinger. For den anden transformer havde primærspolen 1600 og sekundærspolen 200.

 

Resultater:

I opstillingen på billede 1 lyste den første pære kraftigt, mens den anden lyste meget svagt. I opstillingen på billede 2 lyste de to pærer lige meget.

Konklusion:

Af dette forsøg lærte vi, at man kan opnå den samme spænding hos en husstand tæt på elværket, og en husstand langt fra elværket hvis man transformerer spændingsforskellen op inden de lange ledninger og transformerer den ned igen efter de lange ledninger.