Verifica la forza di un campo magnetico generato da un solenoide - Schema dell'esperimento

fisica

Verifica la forza di un campo magnetico generato da un solenoide

Schema dell'esperimento

Alimentatore duale

Circuito 737e49h

Bilancia magnetica

Solenoide

Linea graduata

Pesetti

m=50mg;

m=100mg;

m=200mg;

m=500mg;

TABELLA N°1

TABELLA N°2

TABELLA N°3

TABELLA N°4

Calcoli e formule

M_m=F_m b_m   

m g b_p=F_m b_m F_m=m g b_p / b_m

M_p=F_p b_p  

B m i N / l

Tabella n°1

B=m i_s N/ l_s = 4 p = 2.96 10^-2 T

F_m=m g b_p/ b_m = 3 10^-3 N

10^-3 N

1.5 10^-3 N

10^-4 N

DB= [Di/i + Dl_s/ l_s] B = [(0.01 / 4)+(0.001 / 0.170)] 10^-4 T

DF_m=  [Dm/m+Dg/g+Db_p/ b_p+Db_m/ b_m] F_m =

[(10^-6/3 10^-5 N

[(10^-6/2.5 10^-5 N

[(10^-6/1.5 10^-5 N

[(10^-6/1 10^-5 N

Tabella n°2

B=m i_s N/ l_s = 4 p 10^-2 T

F_m=m g b_p/ b_m = 3 10^-3 N

10^-3 N

1 0.100/0.100 = 0.98 N .

DB= [Di/i + Dl_s/ l_s] B = [(0.01 / 4)+(0.001 / 0.170)] 10^-4 T

DF_m= [Dm/m+Dg/g+Db_p/ b_p+Db_m/ b_m] F_m =

[(10^-6/3 10^-5 N

[(10^-6/2 10^-5 N

[(10^-6/1 10^-5 N

Tabella n°3

B= m i_s N/ l_s = 4 p 10^-3 T p 10^-3 T

p 10^-2 T p 10^-2 T

F_m= m g b_p/ b_m = 1 10^-4 N

10^-4 N

1.5 10^-3 N

10^-3 N

DB= [Di/i + Dl_s/ l_s] B = [(0.01 / 4)+(0.001 / 0.170)] 10^-5 T

[(0.01 / 4)+(0.001 / 0.170)] 10^-5 T

[(0.01 / 4)+(0.001 / 0.170)] 10^-4 T

[(0.01 / 4)+(0.001 / 0.170)] 10^-4 T

DF_m= [Dm/m+Dg/g+Db_p/ b_p+Db_m/ b_m] F_m =

[(10^-6/1 10^-5 N

[(10^-6/5 10^-5 N

[(10^-6/1.5 10^-5 N

[(10^-6/2.5 10^-5 N

Tabella n°4

B= m i_s N/ l_s = 4 p = 1.5 10^-2 T

F_m= m g b_p/ b_m = 2 10^-3 N

DB= [Di/i + Dl_s/ l_s] B = [(0.01 / 2)+(0.001 / 0.170)] 10^-4 T

DF_m= [Dm/m+Dg/g+Db_p/ b_p+Db_m/ b_m] F_m =

[(10^-6/2 10^-5 N

Relazione finale

L'obiettivo dell'esperimanto è stato quello della verifica della forza di un campo magnetico generato da un solenoide.

Per effettuare l'esperimento sono stati utilizzati: 1 alimentatore duale (di incertezza 0.01 A); 4 cavi di collegamento; 1 bilancia magnetica; 1circuito 737e49h elettrico; 5 pesetti; 1 pinzette; 1 solenoide. L'alimentatore duale è stato utilizzato come generatore di corrente continua. Al generatore sono stati collegati, tramite i cavi di collegamento, il solenoide (composto da 1000spire e lunghezza 0.17m), e un piccolo circuito 737e49h di cui si poteva variare la lunghezza sul quale il campo magnetico aveva effetto (l=0.03-0.02-0.01m). Il circuito 737e49h è stato posto sulla bilancia magnetica che veniva tarata prima di ogni misurazione.

Sono state effettuate quattro differenti fasi: la prima cambiando la corrente del circuito 737e49h (tabella n°1); la seconda ponendo la stessa corrente sia nel solenoide che nel circuito 737e49h , ma variando la lunghezza del circuito 737e49h (tabella n°2); la terza cambiando il numero delle spire del solenoide (tabella n°3); la quarta cambiando la corrente del solenoide. Nello svolgere l'esparimento si doveva equilibrare il momento della forza magnetica con quello della forza gravitazionale, e per farlo sono stati utilizzati dei pesetti (m=50-100-200-500mg) che venivano posti a determinate distanze sulla superficie del cicuito. Per poter dimostrare questa affermazione si eguagliano le formule dei momenti delle forze magnetica [M=F_m b_m] e gravitazionale [M=F_p b_p], quindi m g b_p=F_m b_m e si ottiene che la forza magnetica è uguale al prodotto del rapporto tra braccio della forza peso e quello della forza magnetica e la forza peso, cioè F_m=m g b_p/b_m (formula per calcolare l'incertezza DF_m=[Dm/m+Dg/g+Db_p/b_p+Db_m/b_m] F_m).

Per calcolare il campo di induzione magnetica si utilizza la formula del solenoide, cioè B=m i N/l (formula per calcolare l'incertezza DB=[Di/i+Dl/l] B)

Con questo esperimento si intendono verificare le proporzionalità tra: la forza prodotta da un campo magnetico su un circuito 737e49h e la corrente che vi circola; la forza prodotta da un campo magnetico su un circuito 737e49h e la lunghezza sul quale il campo esercita la sua influenza; il campo magnetico e numero di spire del solenoide; il campo magnetico e intensità di corrente nel solenoide. È la forza magnetica pratica (che deve essere uguale, entro le incertezze, alla forza derivante da F = iBl) che verrà utilizzata per calcolare le varie proporzionalità tra la forza magnetica e la corrente e la lunghezza del circuito 737e49h .

Osservando nella prima tabella, quella cioè in cui si fa variare la corrente del circuito 737e49h , prendendo in esame le colonne che riguardamo la corrente del circuito 737e49h e quelle della forza magnetica, si può notare che la forza magnetica aumenta all'aumentare della corrente del circuito 737e49h , quindi è possibile affermare che FORZA MAGNETICA e CORRENTE DEL CIRCUITO sono proporzionali tra loro (sempre considerando le incertezze).

Nella seconda tabella, quella cioè in cui si fa variare la lunghezza del circuito 737e49h , prendendo in considerazione le colonne che riguardano la lunghezza del circuito 737e49h e la forza magnetica, è possibile notare che anche in questo caso la forza magnetica aumenta all'aumentare la lunghezza del circuito 737e49h , quindi si può dire che FORZA MAGNETICA e LUNGHEZZA DEL CIRCUITO sono proporzionali tra loro (sempre considerando le incertezze).

Nella terza tabella, quella cioè in cui si fa variare il numero di spire del solenoide, prendendo in considerazione le colonne del numero di spire e del campo di induzione magnetica, si può notare che il campo di induzione magnetica aumenta all'aumentare del numero di spire, quindi si può dire che CAMPO DI INDUZIONE MAGNETICA e NUMERO DI SPIRE DEL SOLENOIDE sono proporzionali tra loro (sempre considerando le incertezze).

Per quanto riguarda la quarta tabella c'è da fare un confronto con il campo di induzione magnetica e la corrente del solenoide della prima tabella, e così facendo si può notare che anche in questo caso il campo di induzione magnetica aumenta all'aumentare della corrente del solenoide, quindi è possibile dire che CAMPO DI INDUZIONE MAGNETICA e CORRENTTE DEL SOLENOIDE sono proporzionali tra loro (sempre considerando le loro incertezze).