Fysik
Magnetisk moment af stangmagnet
Hej!
Jeg er ved at skrive SRP i fysik/kemi. I det har jeg et forsøg, hvor jeg vha. et par Helmholtz spoler finder det magnetiske moment, my, af en stangmagnet.
Forsøget udførte jeg ved at måle strømstyrken der gik igennem spolerne, og således kan jeg udregne B for det homogene magnetfelt til ~1.3 mT for 1.97A. (Jeg målte det til ~41 mT for 1.97A og ~29 for 0.97A hvilket ikke giver nogen mening, så jeg har pt. skrottet de målte fluxtætheder).
Teorien siger at drejningsmoment vektor M = vektor my x vektor B (det magnetiske moment krydset med fluxtætheden), fordi man placerer magneten på en rotationssensor og kraften man påvirker magneten når man drejer den er vinkelret. Jeg måler da vinkelstillingen på rotationssensoren og kraften jeg drejer magneten på.
Fordi de står vinkelret ved jeg da at M = u * B * sin(vinkel).
Datasættet vil danne en ret linje i en (sin(vinkel),M)-graf og man kan finde u*B ved hældningen af denne rette linje. Det magnetiske moment findes så ved at dividere det, med fluxtætheden fra før (de cirka 1,3mT) og da har man momentet.
Det er hvad jeg selv er fundet frem til. Problemet er bare den her M værdi - er det ikke netop den, jeg måler, når det er at jeg forbinder en snor mellem rotationssensor og en kraftmåler og jeg så hiver den ud og vinkel+kraft bliver registreret?
I sidste uge da jeg udførte det snakkede min fysikvejleder om at grafen er en (sin(vinkel),M=F*r) hvor r er radius af rotationscensoren og F den målte kraft, for at få den længde F står vinkelret på med.
Så spørgsmålet går på, om kraftsensoren den i virkeligheden ikke måler i den her forbindelse M når kraften står vinkelret på? Et eller andet er der i hvert fald galt, fordi jeg får følgende resultater
for strømstyrken 1,97A = 9.55202 , 13.1803 , 12.5879
for strømstyrken 0,97A = 7.82 , 7.37
og det må man sige er en temmelig stor forskel, når man tænker på at de faktisk burde være ens. For de her værdier har jeg brugt en (sin(vinkel),F*r)-grafs hældning og divideret med B for et par helmholtzspoler med ovenstående I, 154 i vindingstal og 0,2m spoleradius.
Dertil kommer at ifølge NMR-afsnittet i Orbit 3-bogen er en stangmagnet typisk på omkring 1 J/T - jeg har ingen idé om, om det er tilfældet for de her stangmagneter... Læste et andet sted på nettet at en "god hesteskomagnet" lå på omkring ~0.1 J/T.
mvh. Martin
Svar #1
08. december 2009 af uso.r (Slettet)
....En anden ting er dog!
For den målte fluxtæthed som jeg ellers har kigget væk fra pga. de mystiske værdier (de beregnede er på 1,3505 mT og 0,67179 mT) på 41,8 mT og 29,8 mT, er momentet istedet:
for 1,97A = 0.030861 , 0.0325 , 0.042589 J/T
for 0.97A = 0.17 , 0.18 J/T
Fluxtætheden målte jeg kun for de 2 første værdier. Hvis man dividerer med spolens radius (det er igen fra (sin(vinkel),F*r)-grafen, så bliver værdierne istedet som fra en (sin(vinkel),F)-graf) får man:
for 1.97A = 0.54912 , 0.578292 , 0.757811 J/T
for 0.97A = 3.02491 , 3.20285 J/T
Så ville jeg mene at man er nede omkring nogle resultater, der ligner noget der kunne være rigtigt hvis man stoler på hvad orbit 3 siger. Men det er ren spekulation og nok egentlig bare en observation, problemstillingen er vel egentlig her, igen, at den målte fluxtæthed _ikke_ stemmer overens med den beregnede. Fluxtætheden har jeg målt imens magneten er "rettet ind" og spolen er tændt - hvilket jo nok er hvorfor den ikke stemmer overens med den beregnede.
Svar #2
09. december 2009 af klingest (Slettet)
Hvorfor giver dine fluxtætheder ikke mening? Husk at en Tesla er en ret stor størrelse, så fluxtætheder målt til værdier i mT området er da ikke unormalt.
Men må indrømme jeg har svært at danne mig et overblik over din opstilling... kan du ikke prøve at beskrive hvordan din rotationssensor virker??
Men generelt gælder der at M = dv X Fv , hvor er dv er stangmagnetes radius og Fv er den vinkelrette kraft (benytter v som indikation på at det er en vektor)
Det var sikkert ikke svar på dit spørgsmål, men jeg har sq svært ved at danne mig overblik over hvordan dit forsøg ser ud...
Svar #3
09. december 2009 af uso.r (Slettet)
Rotationssensoren måler vinkelstillingen, den er 0 når magneten er "rettet ind" efter spolernes magnetfelt. Jeg måler vinkelen for hvilken jeg påvirker stangmagneten med en kraft jeg også måler.
mht. fluxtæthederne, blev de målt til 41 og 29 mT. Det lyder som et meget stort spring (og meget store tal), når jeg bagefter sætter mig ned og regner spolernes til 1,3 og 0,6.
Svar #4
09. december 2009 af klingest (Slettet)
Så du har magneten placeret på rotationssenosoren som er placeret inde i det homogene magnet felt.
Hvis magnetfeltet påvirker magneten med en kraft, så begynder magneten vel at dreje rundt? Hvordan måler du så vinklen ? Måler du vinklen som funktion af kraften?
egentlig tror jeg du skal tage din sinvinkel og putte ind i din formel:
M = u * B * sin(vinkel). Ps: hvad står u for i din formel?
Og så plotte M som funktion af kraften... så kan du jo altid se om det passer med F = r/M.
Men jo når kraften står vinkelret på, så er M = u *B*sin(pi/2)= u*B
Svar #5
09. december 2009 af uso.r (Slettet)
u er µ, det magnetiske moment.
Jeg har gjort det omvendte - kraften som funktion af vinkelen. Jeg startede målingerne med at have magneten rettet ind efter spolens magnetfelt og så påvirke den med forskellige kræfter, indtil den havde drejet cirka 180 grader.
Jeg ved ikke om "det passer med" fordi jeg har intet at sammenligne med. Hvis jeg tager højde for hjulets radius får jeg magnetiske momenter på ~13J/T for 2A og 7J/T for 1A for stangmagneten.
Svar #6
09. december 2009 af klingest (Slettet)
du skriver:
"Fordi de står vinkelret ved jeg da at M = u * B * sin(vinkel).
Datasættet vil danne en ret linje i en (sin(vinkel),M)-graf og man kan finde u*B ved hældningen af denne rette linje. Det magnetiske moment findes så ved at dividere det, med fluxtætheden fra før (de cirka 1,3mT) og da har man momentet.
"
Du skal vel dividere med B*sin(vinkel) for at finde momentet? !
"I sidste uge da jeg udførte det snakkede min fysikvejleder om at grafen er en (sin(vinkel),M=F*r) hvor r er radius af rotationscensoren og F den målte kraft, for at få den længde F står vinkelret på med."
Mener at M = F X r i stedet for M =F*r, altså hvis kraften er vinkel ret på magneten.
Skriv et svar til: Magnetisk moment af stangmagnet
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.
