Universitetet i Oslo FYS Labøvelse 1. Skrevet av: Sindre Rannem Bilden Kristian Haug

Like dokumenter
Elektriske kretser. Innledning

Universitetet i Oslo FYS Labøvelse 3. Skrevet av: Sindre Rannem Bilden Kristian Haug

Oppgave 3 -Motstand, kondensator og spole

Elektrisitetslære TELE1002-A 13H HiST-AFT-EDT

Lab 1 Innføring i simuleringsprogrammet PSpice

Elektrisitetslære TELE1002-A 13H HiST-AFT-EDT

Laboratorieøvelse 3 - Elektriske kretser

Punktladningen Q ligger i punktet (3, 0) [mm] og punktladningen Q ligger i punktet ( 3, 0) [mm].

UNIVERSITETET I OSLO

Av denne ligningen ser vi at det bare er spenning over spolen når strømmen i spolen endrer seg.

UNIVERSITETET I OSLO

Kondensator. Symbol. Lindem 22. jan. 2012

a) Bruk en passende Gaussflate og bestem feltstyrken E i rommet mellom de 2 kuleskallene.

Elektrisitetslære TELE1002-A 13H HiST-AFT-EDT

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer. Vekselstrøm Kondensatorer

Løsningsforslag til ukeoppgave 10

Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer. Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 13/6 2016

EKSAMENSOPPGAVE. Fys-1002 Elektromagnetisme. Adm.bygget B154 Kalkulator med tomt dataminne, Rottmann: Matematisk formelsamling

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

og P (P) 60 = V 2 R 60

Forelesning nr.7 IN 1080 Elektroniske systemer. Spoler og induksjon Praktiske anvendelser Nøyaktigere modeller for R, C og L

LABORATORIERAPPORT. RL- og RC-kretser. Kristian Garberg Skjerve

Mandag 7. mai. Elektromagnetisk induksjon (fortsatt) [FGT ; YF ; TM ; AF ; LHL 24.1; DJG 7.

Modul nr Elektrisitet med digitale hjelpemidler - vgs

TFE4100 Kretsteknikk Kompendium. Eirik Refsdal

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl K. Rottmann: Matematisk formelsamling (eller tilsvarende).

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK EKSAMEN I EMNE TFY4120 FYSIKK. Fredag 3. desember 2004 Tid: kl

Introduksjon til labøvelser for FYS Elektromagnetisme, UiO, høsten 2015

Introduksjon til labøvelser for FYS Elektromagnetisme, UiO, høsten 2016

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 30. mai 2006 kl

ELEKTRISITET. - Sammenhengen mellom spenning, strøm og resistans. Lene Dypvik NN Øyvind Nilsen. Naturfag 1 Høgskolen i Bodø

EKSAMENSOPPGAVE. Tillatte hjelpemidler: Kalkulator med tomt dataminne, Rottmann: Matematisk formelsamling.

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer. Vekselstrøm Kondensatorer

FYS 1120: Labøvelse 1 Grunnleggende elektromagnetisk måleteknikk

Parallellkopling

Fysikkolympiaden Norsk finale 2017

UNIVERSITETET I OSLO

LF - anbefalte oppgaver fra kapittel 2

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

RAPPORT. Elektrolaboratoriet. Oppgave nr.: 1. Tittel: Spenningsdeling og strømdeling. Skrevet av: Ole Johnny Berg

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme Vår 2007, uke12

En del utregninger/betraktninger fra lab 8:

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 17/8 2017

Enkle kretser med kapasitans og spole- bruk av datalogging.

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Lørdag 5. juni Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

UKE 5. Kondensatorer, kap. 12, s RC kretser, kap. 13, s Frekvensfilter, kap. 15, s og kap. 16, s.

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

TFE4101 Vår Løsningsforslag Øving 3. 1 Teorispørsmål. (20 poeng)

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

Théveninmotstanden finnes ved å måle kortslutningsstrømmen (se figuren under).

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 12

NORGES LANDBRUKSHØGSKOLE Institutt for matematiske realfag og teknologi LØSNING TIL PRØVE 2 I FYS135 - ELEKTRO- MAGNETISME, 2004.

Lab 7 Operasjonsforsterkere

Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer. Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov

Øving 13. Induksjon. Forskyvningsstrøm. Vekselstrømskretser.

UNIVERSITETET I OSLO

BYGGING AV LIKESTRØMSKILDE OG TRANSISTORFORSTERKER

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: FYS Elektromagnetisme Fredag 31. august 2012 Kl 09:00 13:00 adm. Bygget, rom B154

Onsdag isolator => I=0

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Fasit og sensorveiledning eksamen INF1411 våren Oppgave 1 Strøm, spenning, kapasitans og resistans (Vekt 20 %) A) B) Figur 1

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer

b) Vi legger en uendelig lang, rett stav langs y-aksen. Staven har linjeladningen λ = [C/m].

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

Solcellen. Nicolai Kristen Solheim

Onsdag og fredag

Lab 1 i INF3410. Prelab: Gruppe 5

Modul nr Produksjon av elektrisk energi kl

Løsningsskisse EKSAMEN i FYSIKK, 30. mai 2006

Laboratorieøving 1 i TFE Kapasitans

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 8. juni 2007 kl

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer. Vekselstrøm Kondensatorer

FYS1120 Elektromagnetisme, vekesoppgåvesett 9 Løsningsforslag

Forelesning nr.8 INF 1410

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Sammendrag, uke 13 (30. mars)

FYS Elektronikk med prosjektoppgaver Vår Løsningsforslag uke 9

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 8. juni 2007 kl

Institutt for elektronikk og telekommunikasjon. Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Onsdag 24. mai Tid. Kl.

UKE 5. Kondensatorer, kap. 12, s RC kretser, kap. 13, s Frekvensfilter, kap. 15, s kap. 16, s

Løsningsforslag EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011

EKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Onsdag 11. desember kl Bokmål

Fysikkolympiaden 1. runde 23. oktober 3. november 2017

Fasit og sensorveiledning eksamen INF1411 våren Oppgave 1 Strøm, spenning, kapasitans og resistans (Vekt 20 %) A) B) Figur 1

Elektrisitetslære TELE1002-A 13H HiST-AFT-EDT

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN FY1013 ELEKTRISITET OG MAGNETISME II Fredag 9. desember 2005 kl

Lab 2 Praktiske målinger med oscilloskop og signalgenerator

UNIVERSITETET I OSLO

Midtsemesterprøve torsdag 7. mai 2009 kl

Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer

Transkript:

Universitetet i Oslo FYS20 Labøvelse Skrevet av: Sindre Rannem Bilden Kristian Haug 7. november 204

PRELAB-Oppg. Setter inn i U = U 0 e t/τ og får PRELAB-Oppg. 2 C = µf U = 2 U 0 t = 20s τ = RC 2 U 0 = U 0 e 20/R0 6 2 = e 20/R0 6 ln(/2) = 20 06 R R = 20 06 ln(/2) 29MΩ Programmet beregner seg på en stående datamatrise men kan lett manipuleres til å ta inn en datafil. data = [ 2;2 5;3 8; 4 3] 2 n = 3; 3 dt = 0.00; 4 5 % 6 dx = linspace(min(data (:,)),max(data (:,)),... 7 (max(data(:,)) min(data (:,)))/dt ); 8 [p,s] = polyfit (data (:,), data (:,2),n); 9 h = figure ; 0 plot (data (:,), data (:,2), ro,dx, polyval(p,dx), b ) saveas(h, PRELAB plot.eps )

9 8 7 6 5 4 3 2.5 2 2.5 3 3.5 4 Figur 0.: Tilnærming av data med n te-gradspolynom PRELAB-Oppg. 3 Φ = B A = BAcos(θ) Kan skrive θ = ωt Φ = B A = BAcos(ωt) Ved Faraday s induksjonslov kan ε(t) skrives som der N er antall vindinger. sin(ωt) som vil si at ε(t) = N dφ dt = NBAωsin(ωt) ε 0 = NBAω B = ǫ 0 NAω 2

Indre resistans i et voltmeter Bakgrunn Hensikten med oppgaven er å måle den indre resistansen til et voltmeter, dette gjøres med en kondensator hvor kapasistansen er kjent. Det er nyttig å vite den faktiske resistansen til voltmeteret i målinger der nøyaktigheten må være stor og antagelsen om uendelig resistans ikke holder. Gjennomføring Figur.: Oppsett for måling av resistans i et voltmeter En kondensator med kjent kapasistans ble ladet opp med et batteri og voltmeter som vist i Figur.. Spenningsfallet over kondensatoren ble målt opp mot tid. Det ble tatt en måling hvert 20. sekund over 7 minutter. Resultater 3 2 Ln(U) 0 Stigningstall= 0.0703 2 3 0 50 00 50 200 250 300 350 400 450 t [s] Figur.2: Ln(U) plottet opp mot tid 3

R Fra grafen finner vi et stigningstall på 0.0703, vi kan uttrykke spenningen og senere finner U = U 0 e t τ ln(u) = ln(u 0 e t τ ) ln(u) = ln(u 0 )+ln(e t τ ) ln(u) = ln(u 0 )+t( τ ) Stigningstallet t settes lik 0.0703 og regner ut voltmeterets indre resistans R derifra. τ = 0.0703 τ = 0.0703 τ = 0.0703 RC = 0.0703 R = 0.0703C R = 0.3MΩ Diskusjon Motstanden endte opp på 0.3M Ω noe som kan rettferdiggjøre antagelsen om den teoretiske uendelige motstanden. Kondensatoren ble ladet opp mye raskere enn utladningen over voltmeteret, dette er fordi det er lite indre resistans i battet og kondensatoren relativt til voltmeteret. 4

2 Indre resistans i et amperemeter Bakgrunn Hensikten med oppgaven er å måle den indre resistansen til et amperemeter, dette gjøres ved å koble en resistans og amperemeter i serie for å så måle potensialforskjellen over amperemeteret. Det er nyttig å vite den faktiske resistansen til ampermeteret i målinger der nøyaktigheten må være stor og antagelsen om null resistans ikke holder. Gjennomføring Figur 2.: Oppsett for måling av resistans i et amperemeter En variabel motstand, et batteri, amperemeter og voltmeter kobles som i Figur 2.. Potensialforskjellen over, og strømmen gjennom amperemeteret måles opp mot valgte verdier på motstanden og ble lagt i Figur 2.2. Resultater Figur 2.2: Resultattabell R 500 700 000 200 500 I [ma] 7.37 2.52 8.73 7.307 5.87 U [mv] 20.9 52.0 06.0 88.7 7.27 220 200 80 60 U [mv] 40 20 Stigningstall=2.425 00 80 60 4 6 8 0 2 4 6 8 I [ma] Figur 2.3: Plot av spenning opp mot strøm for gitte motstander 5

Stigningstallet tilsvarer U I som vil si fra R = U I at stigningstallet gir R = 2.4. Diskusjon Motstanden til amperemeteret ble målt til 2.4Ω som er relativt høyt for et amperemeter med tanke på antagelsen om null motstand. Dette kan skyldes kvaliteten til amperemeteret. 3 Indre resistans i et termoelement (Peltier-element) Bakgrunn Siden et Peltier-element kan omdanne en potensiallforskjell til temperaturforskjell og omvendt, vil man gjerne ha en lav indre resistans for å få best utbytte. Denne resistansen kan måles som vist under. Gjennomføring Figur 3.: Oppsett for måling av indre resistans i et Peltier-element Et Peltier-element ble koblet opp mot en variabel motstand og et voltmeter som vist i Figur 3.. Peltier-elementet be utsatt for en temperaturforskjell og fungerte som en spenningskilde, potensialforskjellen over motstanden ble målt for valgte verdier av resistans og lagt i Tabell 3.2. 6

Resultater Figur 3.2: Resultattabell R.5 2.5 4 0 U 76 229 36 40 555 I øvelsen antas det at strømmen gjennom voltmeteret er ubetydelig, så vi ser på U ab = ε R i I som gjeldene. Verdiene i tabellen plottes og med MATLAB-scriptet fra PRELAB-Oppg. 2 vi får grafen vis i Figur 3.3. 800 700 600 500 U [mv] 400 300 y= 3.908x + 732.6 200 00 0 20 40 60 80 00 20 40 60 80 I [ma] Figur 3.3: Plot av målepunkter med en tilnærming Stigningstallet til grafen vil derfor tilsvare R og starverdien tilsvarer ε. R er derfor 3.9Ω og ε er 732.6mV. Diskusjon Resistansen ble målt til å være relativt lav, noe som er positivt med tanke på effektivitet. 7

4 Firepunktsmåling av resistans Bakgrunn Hensikten med øvelsen er å forså hvordan man bedre kan måle små motstander med enkelt utstyr. Dette er praktisk når man skal måle resistansen til ledere og eventuelt superledere. Gjennomføring Figur 4.: Oppsett for firepunktsmåling av resistans Resultater Figur 4.2: Målinger av spenning opp mot strøm - Måling Måling 2 - I [A] U [mv] I 2 [A] U 2 [mv] R[µΩ] Kobber.0084 0.032 2.005 0.0064 3.7 Aluminium.0022 0.057 2.0020 0.2 56.9 Diskusjon Firepunktsmåling ga god nøyaktighet opp mot topunktsmåling, dette sees ved at resistansen ved topunktmåling er ti ganger størrelsen ved firepunktsmåling. 8

5 Jordas magnetfelt Bakgrunn Gjennomføring Figur 5.: Oppsett for måling av jordens magnetfelt En spole kobles til et mikrovoltmeter og plasseres slik at den dreier om en Øst-Vest rettet akse. Spolen rettes normalt på jordens magnetfelt og det gjøres flere målinger der spolen roteres 80 og maksspenning ε 0 og tidsforløpet ble lagt i Tabell 5.2. Resultater Figur 5.2: Tabell over utregnede verdier av jordens magnetfelt B Måling: 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 t[s] 3.4 3.59 3.40 4.77 3.43 3.26 4.84 4.27 2.52 4.28 3.77 4.09 3.45 ε 0 [mv] 7.0 6.7 6.2 5.5 6.9 6.3 5.2 7.0 9.3 5.9 6.3 5.2 6.8 B 0.64 0.70 0.6 0.76 0.68 0.59 0.73 0.86 0.68 0.73 0.69 0.62 0.68 Gjennomstnttet av B blir da 0.69mT med en feilmargin på 0.4mT. Bruker utregningen i PRELAB-Oppg. 3 til å estimere B fra ε 0 og t. Diskusjon Magnetfeltet B ble regnet ut for hver måling, dette gjøres fordi ε 0 er direkte avhegnig av t, om det tas gjennomsnitt av ε 0 og t vil verdiene ikke lenger være direkte avhengig av hverandre. Det målte magnetfeltet har en relativt stor usikkerhet da forsøket beregner seg på menneskelige målinger av både tidsforløp og maksimalt utslag, i tillegg til at rotasjonen ble gjort for hånd. 9