Fysik

Elektromagnetiske bølger

03. februar 2006 af Vegeta (Slettet)

Jeg skal have valgt et emne i det selvstændige fysik projekt, og har overvejet at arbejde med Maxwells ligninger og elektromagnetiske bølger. Men jeg ved ikke hvilke eksperiment kunne være passende til emnet. Derfor vil jeg spørge om der er nogle herinde som kender til nogle gode eksperimenter relaterede til elektromagnetiske bølger, og Maxwells ligninger.

Brugbart svar (0)

Svar #1
03. februar 2006 af nikolaj_p (Slettet)

Jeg er netop i gang med større skriftlig opgave om Maxwell's ligninger. Hvor stort skal det projekt være? For det kan godt være noget af en mundfuld.
Som du selv er inde på, er den nok vigtigste konsekvens af ligningerne, at de elektromagnetiske felter udbreder sig som bølger med lysets hastighed. Jeg har i min SSO udført et forsøg, hvor jeg opfanger et radiosignal fra Kalundborgsenderen. Det er dog svært at lave forsøg, der direkte påviser/efterviser bølgefænomenet.

Svar #2
03. februar 2006 af Vegeta (Slettet)

Omfanget af opgaven skal vel være, hvad der er "standard" for en SSO i fysik. I den litteratur jeg bruger, har de nogle mindre "tilfredstillende" udledninger af lovene. Fx udledes magnetfelt styrken fra en strømførende leder (B = mu_0I/(2pi*r)) gennem et tankeeksperiment, og man bruger så dette til at udlede Biot-Savarts og Amperes lov.
Nu læst jeg hvad fixer har skrevet til dig i dit indlæg, og jeg er heller ikke bekendt med vektoranalyse eller har tid til at sætte mig ind i det, så det kan blive svært, at vurdere hvad opgaven skal indeholde.

Som eksperiment tænkte jeg på Hertz' eksperiment. Men der er ikke meget over et eksperiment med at sende og modtage signaler. Jeg overvejede om ikke jeg kunne foretage nogle mere avancerede forsøg, som er nævnt på følgende hjemmeside

http://www.juliantrubin.com/bigten/hertzexperiment.html

Fx måling af elektromagnetiske bølgers hastighed (sammenligne med lyses), eller følgende
"He (Hertz) also showed that the nature of radio waves’ reflection and refraction was the same as those of light,(...)"

Men jeg har svært ved at finde noget om de eksperimenter på nettet, mon ikke nogen herinde kender nogle litterature, som kan bruges?

Brugbart svar (0)

Svar #3
04. februar 2006 af nikolaj_p (Slettet)

I den litteratur, jeg bruger, er de sådan "rimelig" stringente i deres udledninger. Som hovedkilde bruger jeg "Physics for Scientists and Engineers", som er rigtig god. Søg på bibliotek.dk

Synes det er en lidt sjov rækkefølge at udlede lovene på. Du skal tænke på, at Maxwells ligninger er empiriske love (som newtons), hvorfor de andre love er konsekvenser af dem. Fx er B=my0I/2piR en konsekvens af Amperes lov, og Biot-Savarts lov er konsekvens af Amperes lov og Gauss' lov for B-felter.

Som sagt er det svært at skabe elektromagnetiske bølger, som kan opfanges effektivt. I mit forsøg laver jeg rent kvalitativt et eksperiment med kalundborg-senderen (en radio-langbølge sender). Her kan jeg ved hjælp af kun en stor flad spole, kapacitor og oscilloscop finde B-max for bølgen. Men det er igen et rent kvalitativt forsøg.

I henhold til hele opgaven kunne du jo "bare" vælge som overskrift Maxwell's ligninger, og så i opgave udlede, hvordan E og B-felterne udbreder sig. Så er mulighederne lidt mere mangfoldige, fx. er det ikke svært at eftervise Faraday's lov og Ampere's lov uden Displacement Current (hvis din skole har udstyret til det).

Svar #4
04. februar 2006 af Vegeta (Slettet)

Jeg bruger også "Physics for Scientists and Engineers", og det var netop denne bog som jeg talte om. Men som du ved er mange forskellige af dem, din er nok lidt anderledes. Hvad bruger du om sekundært litteratur forresten?

Mht. eksperimentet, så tænkte jeg på Hertz' kvalitative eksperiment, med at sende og modtage radio signaler, og dermed påvisningen af, at det er elektromgantiske bølger som udbreder sig.
Men jeg ville have et mere kvantitativ eksperiment, som fx måling af disse bølgers hastighed. Er der slet ikke nogen som kender til sådan nogle eksperimenter, og kan give et link eller henvise til litteraturer, hvor disse eksperimenter er beskrevet. Jeg kan ikke finde noget om det på nettet (google).

Brugbart svar (0)

Svar #5
04. februar 2006 af nikolaj_p (Slettet)

Udover den bruger jeg meget "University Physics", men deri står der ikke meget mere mht. forskellige forsøg...
Tror (er jo ikke 100% sikker), at det er umuligt med de danske gymnasiers måleapparatur, at lave et forsøg, hvor du måler lysets hastighed... Men der kan jo være tilfælde, jeg ikke har hørt om;)
Jeg snakkede med min lærer om netop det samme, og det bedste vi kunne blive enige om, var som sagt "Kalundborgsenderen"... hvis du vil, kan jeg sende dig det af min opgave, jeg er kommet frem til indtil videre... er ca. halvvejs

Svar #6
04. februar 2006 af Vegeta (Slettet)

Kan jeg så heller ikke lave det kvalitative eksperiment, med at sende og modtage elektromagnetiske bølger (Hertz' eksperiment). Men jeg tror det er nogenlunde det samme forsøg du laver? Hvor har du fået informationer om eksperimentet? Min lære sagde at jeg kunne tage udgangspunkt i resultater som andre har opnået.

Brugbart svar (0)

Svar #7
04. februar 2006 af nikolaj_p (Slettet)

Jeg skal ikke kunne sige, om du kan lave de elektromagnetiske bølger, det kan du jo i realiteten gøre med et simpelt ac-kredsløb. Men om de er kraftige og "definerede" nok til at du kan opfange dem, ved jeg ikke.

Når jeg opfanger de her radiobølger, har jeg et simpelt kredsløb bestående af en kapacitor, spole og oscilloscop til at måle spændingen over kapacitoren.. når bølgerne går igennem spolen inducerer de en spænding i kredsløbet, som jeg kan måle...

Jeg har ikke noget litteratur om forsøgene, de er udtænkt selv

Svar #8
04. februar 2006 af Vegeta (Slettet)

Så du måler blot den induceret spænding? Dvs. du tester Faradays lov??

Brugbart svar (0)

Svar #9
04. februar 2006 af nikolaj_p (Slettet)

Nej, det gør jeg i et helt andet forsøg...

I forsøget med modtagelse af radiobølger laver jeg en kreds bestående af en spole og en kapacitor... bølgerne inducerer en spænding i kredsløbet, som varierer som en sinus-funktion... denne inducerede spænding OVER KAPACITOREN måler jeg på et oscilloscop... Når jeg kender den kan jeg finde strømmen i kredsløbet, og når jeg kender den kan jeg finde den samlede spænding i kredsløbet, stammende fra kalundborgsenderen... derfra kan jeg finde B

Brugbart svar (0)

Svar #10
04. februar 2006 af nikolaj_p (Slettet)

Prøv at læse om "resonans-frekvens" i din bog... dette fænomen kommer af selvinduktion

Skriv et svar til: Elektromagnetiske bølger

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.