Resistenze e campi magnetici.
NOTA ESPLICATIVA
Quando la coppia di bobine a disposizione è attraversata da corrente elettrica, si produce un campo magnetico il cui vettore Bb è diretto parallelamente all’asse delle bobine stesse, ed ha un modulo direttamente proporzionale all’intensità della corrente. Nello spazio tra le bobine, questo campo magnetico è con buona approssimazione uniforme, data la particolare distanza tra le bobine stesse, che è circa uguale al loro raggio medio. N.B. Per lo svolgimento della prova non occorre conoscere alcuna formula che leghi la costante di proporzionalità tra campo magnetico e corrente, con le caratteristiche geometriche delle bobine.
La pila a disposizione ha una resistenza interna RP , che si può ritenere costante al variare della corrente erogata, se la resistenza complessiva del circuito non è troppo bassa, come sarà precisato nel testo al punto 2. Riguardo alla forza elettromotrice f.e.m. della pila, il valore 1,5 V è solo indicativo. Si può ritenere trascurabile la resistenza dei cavetti di connessione; non è invece trascurabile la resistenza dei lunghi fili di rame che costituiscono i due avvolgimenti. Tra questi inoltre, per limitare la corrente erogata dalla pila, è stato connesso in serie un resistore addizionale non accessibile. Le resistenze delle bobine, del resistore addizionale, della pila, collegate in serie, equivalgono ad un’unica resistenza RT che è parte integrante del circuito. RT è costante se lo è RP .
- a) Determina la resistenza RX del resistore X con la maggior precisione possibile per mezzo del materiale a tua disposizione. Esprimi la misura di RX come “valore incertezza”.
b) Esponi brevemente il procedimento. Disegna lo schema del circuito elettrico realizzato.
c) Hai seguito qualche criterio nel sistemare la bussola e la coppia di bobine? Se sì, con quale motivazione?
- a) Lascia ora da parte il resistore X. Inserisci nel circuito un tratto di filo di nichelcromo in serie con le bobine; fai variare via via la lunghezza del filo senza tagliarlo, ma spostando il punto di collegamento. Così facendo, varierà gradualmente il valore della resistenza Rn del tratto di filo inserito e di conseguenza anche la resistenza complessiva del circuito. Se Rn>10Ω, f.e.m. e RP si possono ritenere costanti. Determina la relazione tra l’intensità Bb del vettore campo magnetico Bb creato dalla corrente nello spazio tra le bobine e la resistenza inserita RN. Esprimi la relazione nel modo più semplice possibile con una funzione del tipo Bb = f (Bto, Rn), dove Bto indica l’intensità del componente orizzontale Bto del campo magnetico terrestre. Se nella formula compare qualche costante, precisane valore e unità di misura.
b) Esponi brevemente il procedimento, con l’elaborazione dei dati. Disegna lo schema del circuito elettrico realizzato.
c) Hai seguito qualche criterio nel sistemare la bussola e la coppia di bobine? Se sì, con quale motivazione?
MATERIALI E INDICAZIONI
o Pila di formato “torcia”. Quando assembli gli elementi del circuito, lascia la pila per ultima. Prima di chiudere il circuito controlla che non vi sia alcun percorso da un polo all’altro della pila fatto solamente di cavetti di collegamento (corto circuito), altrimenti la pila si scarica ben presto e non puoi proseguire nella prova. Chiudi il circuito solamente durante le misurazioni. o Resistore X . Non manomettere in alcun modo la sua guaina nera protettiva. o Filo di nichelcromo lungo circa 2 m, con resistenza per unità di lunghezza pari a Ω/m. Inizia a svolgere il filo dal punto indicato con la freccia. Svolgi solo il tratto di filo che devi usare, fissandolo al metro di carta con i fermagli. Il metro a sua volta può essere fissato al tavolo con nastro isolante. Lascia il resto del filo avvolto sul rocchetto, bloccandolo eventualmente con un pezzetto di nastro isolante. Cerca di non torcere il filo, per non produrre nodi. o Due bobine di filo di rame in serie tra loro e con resistore addizionale. Il collegamento alle bobine va fatto esclusivamente ai due capicorda a forchetta. Non manomettere in alcun modo il “blocco bobine”. La distanza tra le facce interne dei supporti delle bobine deve essere di 30 mm; se necessario, aggiustala tu. o Bussola da inserire tra le bobine, lasciando sporgere il coperchietto di lato. o Cartoncino rettangolare di sostegno per la bussola. o Carta in coordinate polari, da porre eventualmente sotto la bussola per agevolarne la lettura, o per posizionare la bussola tra le bobine. o 6 Fermagli da carta: 2 fanno da elettrodi per la pila, 2 possono servire per contatto fisso o mobile sul filo di nichelcromo, mantenendolo anche aderente al metro di carta, 2 sono di riserva. La resistenza elettrica dei fermagli è trascurabile. o 6 cavetti di collegamento o Metro di carta o Righello da 50 cm o Forbici o Nastro isolante
Sul tavolo di servizio: o Torce elettriche o Carta millimetrata
Topic: Circuits, Magnetism Metodi: Kirchhoff’s Laws, Vector Decomposition, Graph Linearization, Experimental Data Analysis Competenze: Experimental Data Analysis, Error Propagation, Measurement & Instrumentation Objects: Resistor, Coil, Battery, Wire Fonte: Testo (PDF) — p.1 Soluzione: Soluzioni (PDF)
Resistance and magnetic fields.
The Commission shall adopt implementing acts in accordance with Article 21 of this Regulation.
When the available coil pair is crossed by an electric current, a a magnetic field whose vector Bb is directed parallel to the coil axis itself, and has a The current is directly proportional to the current intensity. In the space between the coils, this The magnetic field is with good uniform approximation given the particular distance between the coils themselves, which is about equal to their average radius. N.B. For the test to be carried out, no formula is required to read the constant The magnetic field is proportional to the current, with the geometric characteristics of the Coils.
The available battery has an internal RP resistance which can be considered constant as the the current delivered, if the overall resistance of the circuit is not too low, as will be as specified in the text in point 2. For the electromotive force of the f.e.m. of the battery, the value of 1,5 V It’s just indicative. The resistance of the connecting cables can be considered negligible; the resistance of the connecting cables is not negligible. The length of the copper strands that make up the two winding. In addition, for The battery is not equipped with a battery, but with a battery. It’s not accessible. The resistance of the coils, the additional resistor, the stack, connected in series, The resistance of the circuit is equal to a single RT resistance which is an integral part of the circuit. RT is constant if it is RP .
- (a) Determine the RX resistance of the X resistor with the greatest possible accuracy by means of of the material at your disposal. Express the measurement of RX as value uncertainty.
(b) Briefly explain the procedure. Draw the pattern of the electrical circuit made.
(c) Did you follow any criteria in fixing the compass and the coil pair? If so, with What motivation?
- (a) Now leave the X resistor aside. Insert a stretch of nickel-chrome wire into the circuit The length of the wire is varied without cutting it, but by moving the point of connection. In this way, the value of the resistance Rn of the the inserted wire and consequently also the overall resistance of the circuit. Se Rn>10Ω, f.e.m. and RP can be considered constant. Determines the relationship between the Bb magnetic field Bb vector created by the current in the coil space and the input resistance RN. Express the report in the following way: as simple as possible with a function of the type Bb = f (Bto, Rn), where Bto indicates the intensity of the horizontal component Bto of the Earth’s magnetic field. If the formula appears Some constant, precise value and unit of measurement.
(b) Briefly explain the procedure, with data processing. Draw the pattern of the electrical circuit made.
(c) Did you follow any criteria in fixing the compass and the coil pair? If so, with What motivation?
Materials and indications
or Torch-shaped pile. When you assemble the circuit elements, leave the stack I’m going to finish. Before closing the circuit, check that there is no path from the a pole to the other of the pile made only of connecting cables (short circuit), otherwise the battery will discharge early and you cannot continue the test. Turn off the circuit only during measurements. or X-resistant . Do not tamper in any way with his protective black hood. or Nickel-iron wire of a length of approximately 2 m, with a strength per unit length of Ω/m. Start rolling the wire from the point point indicated by the arrow. Just roll the String you need to use, attaching it to the paper meter with the clamps. The sub-meter a its turn may be fixed to the table by means of an insulating tape. Leave the rest of the thread wrapped in a rocket, possibly blocking it with a piece of insulating tape. Try not to twist the wire, so as not to make knots. or two copper wire coils in series with additional resistance. Il The coil connection shall be made exclusively on the two forked heads. I ‘m not . The reels are not to be used for the reel lock. The distance between the inner faces of the The coil supports shall be 30 mm; if necessary, adjust it yourself. or Compass to be inserted between the coils, leaving the side lid to leak. or rectangular supporting box for the compass. or Paper in polar coordinates, to be placed under the compass to facilitate it the reading, or to place the compass between the coils. or 6 Paper Locks: 2 are made of electrodes for the battery, 2 can be used for contact Fixed or mobile on the nickel-chrome thread, even holding it attached to the paper, two are spare. The electrical resistance of the stoppers is negligible. or 6 connecting cabs or Paper Metro or 50 cm Righello or Forbics or Insulating tape
On the service table: or Electric torches or Millimeter paper
Topic: Circuits, Magnetism Metodi: Kirchhoff’s Laws, Vector Decomposition, Graph Linearization, Experimental Data Analysis Competenze: Experimental Data Analysis, Error Propagation, Measurement & Instrumentation Objects: Resistor, Coil, Battery, Wire Fonte: Testo (PDF) — p.1 Soluzione: Soluzioni (PDF)