Eksperimen: Kesan ke atas konduktor pembawa arus dalam medan magnet

Tujuan

Mengkaji daya yang bertindak ke atas konduktor pembawa arus yang diletakkan dalam medan magnet dan bagaimana ia bergantung pada arah arus dan medan.

Pemboleh ubah

• Dimanipulasi: Arah arus (dan arah medan magnet)
• Bergerak balas: Arah konduktor bergerak
• Dimalarkan: Kekuatan medan magnet dan konduktor yang digunakan

Radas & bahan

• Magnet berbentuk U (atau dua magnet kepingan pada yok)
• Dawai kuprum kosong tegar digantung sebagai buaian
• Bekalan kuasa voltan rendah
• Reostat
• Suis
• Wayar penyambung
• Kaki retort

Prosedur

1. Gantungkan dawai kuprum tegar supaya ia boleh berayun bebas antara kutub magnet berbentuk U.
2. Sambungkan dawai secara sesiri dengan bateri, reostat dan suis.
3. Hidupkan arus dan perhatikan arah dawai bergerak.
4. Songsangkan arah arus dan perhatikan arah pergerakan sekali lagi.
5. Songsangkan pula kutub magnet, dan perhatikan arah pergerakan sekali lagi.
6. Rekod arah arus, arah medan dan arah pergerakan yang terhasil.

Menjadualkan keputusan

Rekod pemerhatian dalam jadual yang menunjukkan arah arus, arah medan magnet, dan arah pergerakan dawai yang terhasil bagi setiap kes.

Graf

Tiada graf diperlukan kerana keputusan bersifat kualitatif. Pemerhatian dibandingkan dengan petua tangan kiri Fleming.

Analisis

Konduktor pembawa arus dalam medan magnet mengalami daya yang terhasil daripada interaksi (lastik) dua medan itu. Arahnya diberi oleh petua tangan kiri Fleming; menyongsangkan arus atau medan menyongsangkan daya.

Keelektromagnetan · Kemahiran graf

Contoh keputusan dan maksudnya

Ini eksperimen kualitatif, jadi anda merekod arah dan bukan nombor. Berikut satu set pemerhatian contoh (labelkan sebagai keputusan contoh):

• Arus ke bawah, medan dari U ke S (kiri ke kanan): dawai menyentap ke luar, menjauhi celah magnet.
• Arus disongsangkan (ke atas), medan sama: dawai menyentap ke dalam.
• Arus ke bawah semula, kutub magnet ditukar: dawai menyentap ke dalam.
• Kedua-dua arus dan medan disongsangkan: dawai menyentap ke luar semula.

Coraknya ialah penemuan utama. Menyongsangkan arus atau medan magnet secara berasingan menyongsangkan arah daya, manakala menyongsangkan kedua-duanya sekali gus mengembalikan daya ke arah asalnya.

Ini menunjukkan dawai merasai daya sebenar setiap kali arus mengalir merentasi medan magnet, dan arah daya ditentukan bersama oleh arah arus dan arah medan.

Membaca keputusan dan mencari jawapan

Tiada graf dilukis di sini kerana keputusan ialah arah, bukan nilai yang diukur. Sebaliknya anda menyemak setiap pemerhatian dengan petua tangan kiri Fleming.

Pegang ibu jari dan dua jari pertama tangan kiri pada sudut tepat: jari pertama (telunjuk) menunjuk sepanjang Medan (U ke S), jari kedua (hantu) sepanjang Arus, dan ibu jari kemudian menunjuk ke arah Gerakan atau daya terhasil.

Ambil baris pertama sebagai semakan berkira. Medan menunjuk kiri ke kanan dan arus menunjuk ke bawah.

Dengan menetapkan tangan kiri supaya telunjuk menunjuk ke kanan dan jari kedua menunjuk ke bawah, ibu jari menunjuk ke luar dari celah magnet, sepadan dengan sentapan yang diperhatikan.

Melakukan perkara sama bagi baris yang disongsangkan menunjukkan mengapa satu songsangan membalikkan gerakan dan dua songsangan memulihkannya, mengesahkan petua bagi setiap kes.

Markah yang dicari pemeriksa

Langkah berjaga-jaga yang mengekalkan keputusan jelas: hidupkan arus hanya dalam denyutan pendek supaya dawai tidak terlampau panas, pastikan dawai tergantung bebas supaya ia benar-benar boleh bergerak, dan pastikan setiap sambungan kukuh supaya arus stabil.

Bagi kemahiran proses sains Kertas 3 dalam tugas kualitatif:

• Rekod arah arus, arah medan dan arah pergerakan bagi setiap kes, bukan satu sahaja.
• Ubah satu perkara sahaja pada satu masa (arus, atau medan) supaya punca setiap songsangan jelas.
• Nyatakan inferens dengan jelas: konduktor mengalami daya, dan arahnya mematuhi petua tangan kiri Fleming.
• Kaitkan kesan itu dengan interaksi dua medan magnet (medan lastik).
• Kekalkan kekuatan medan dan dawai yang sama sepanjang eksperimen sebagai pemboleh ubah dimalarkan.

Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)