FYSIKbasen.dk - Den danske database for pædagogiske undervisningsforsøg til fysiklærere
Forside Nyheder Forsøg Om siden Kontakt English
Gå en side tilbageUdskriv dette forsøgForetag ny søgning

rød pilMagnetisk pladespiller

Forsøg nr.: 34
Formål: At demonstrere induktion i en kobberplade.
Resume: En magnet holdes hen til en hurtigtroterende kobberplade monteret på en boremaskine. Kraftige induktionskræfter opstår.
Nøgleord: Effekt, induktion, magnetfelter, magnetisk kraft, magnetisme, modstand.

Beskrivelse:

I forbindelse med undervisning om induktion er det relevant at udforske de parametre, der indgår i fænomenet. Kører man en magnet hen over en kobberplade, så kan man mærke de inducerede kræfter mellem plade og magnet, men hvilke variable er vigtige for effekten? Pladens ledningsevne, luftens temperatur og tryk, magnetens styrke, afstanden mellem plade og magnet, hastigheden man bevæger magneten med? Netop hastigheden er vigtig, og for at demonstrere dette, man udføre nedenstående forsøg.

Diagram over magnetisk pladespiller
Diagram over magnetisk pladespillerforsøg.

En kobberplade monteres på en boremaskine (eller en anden form for elmotor). Dette kan gøres ved at skrue eller svejse den på.

Udstyr til magnetisk pladespiller
En kort stang skrues fast på en kobberplade, så pladen kan monteres på en boremaskine.

Når boremaskinen kører, holder man en stærk magnet hen til pladen. Man kan nu mærke de meget stærke induktionskræfter, som er betydeligt stærkere, end hvis man blot bevæger magneten hen over pladen med hånden.

Det er altså tydeligt, at induktionen bliver større, når hastigheden sættes op. Man kan undersøge dette nærmere ved at føre magneten ind mod kobberpladen inde i midten (hvor rotationshastigheden er lav) og efterfølgende ude i kanten (hvor rotationshastigheden er høj).

Magnetisk pladespiller
Publikum får lov at prøve at holde en magnet ind på kobberpladen. Her er magneten limet fast på en plastikpind, så personen ikke får fingrene tæt på pladen.

Hvis man bruger en meget kraftig magnet, og hvis man holder plade og magnet meget tæt - hvilke kræver betydelig styrke af de to, der holder magnet og boremaskine - så kan man næsten få boremaskinens motor til at stoppe.

Denne effekt kan bruges i praksis til at bremse køretøjer. For eksempel bruger det franske TGV tog magnetisk induktion ved højehastigheder. Her induceres strømme i togsporerne, hvorved toget nedbremses. Dette virker kun ved høje hastigheder, da sporerne vil blive for varme, når toget kun bevæger sig langsomt fremad.

Magnetisk pladespiller
Når en meget stor magnet holdes tæt på pladen, så skal der bruges stor styrke - men man skal også passe på fingrene!

Forsøget kaldes den magnetiske pladespiller, fordi man også kan lave forsøget med en vandret kobberplade, som drejes rundt af en elmotor (som en pladespiller). Man kan så laves en "pick-up" af en pind med en pålimet magnet. Når denne lægges over den roterende plade, så vil magneten svæve.

Når forsøget udføres, så bør man lade publikum mærke på kobberpladen før og efter. Har man brugt mange kræfter på at presse magneten ind mod den roterende kobberplade, så vil man tydeligt kunne mærke, at kobberet er blevet meget varmere. Der har altså løbet store strømme i kobberet, som dermed er blevet varmet op. Man kan måske forsøge at vurdere, hvor meget varmere kobberet er blevet, og dermed hvor stor en effekt, der er afsat i pladen. Hvad svarer dette til?

I samme forbindelse kan man desuden lige diskutere, hvorfor en kobberplade ved stuetemperatur føles koldere end en bordplade af træ ved samme temperatur.

Effekten bliver for øvrigt en hel del kraftigere, hvis kobberpladen først køles ned i flydende kvælstof, idet ledningsevnen for kobber derved nedsættes betydeligt.

Udstyr og materialer:

grøn pil Stærk magnet
grøn pil Boremaskine
grøn pil Kobberplade

Referencer:

grøn pilS. Devons: "The search for electromagnetic induction", The Physics Teacher 16, 625 (1978). (http://scitation.aip.org/tpt)
grøn pilT.D. Rossing and J.R. Hull: "Magnetic levitation", The Physics Teacher 29, 552 (1991). (Længere gennemgang af forskellige magnetiske svæveforsøg.) (http://scitation.aip.org/tpt)
grøn pilG. Stix: "Air trains", Scientific American 267, 85 (August 1992). (Gennemgang af magnetisk svævende tog.)

PIRA DCS: 5K20.40 (Elektricitet og magnetisme: Elektromagnetisk induktion) Hvad er PIRA DCS?

Opdateret: 20.10.2004