TrainingCourses/FTTF/2020-2021/SamuelLuk/Logs/logbook1

#1. měření

Záměr

Hlavním cílem toho měření bylo sestavit aparaturu pro laboratoř Lab2 popsanou dříve v hlavním článku a ověření základních postulovaných principů:

• Najít rezonanční frekvenci měřícího obvodu.
• Proměnlivé magnetické pole s frekvencí neprojde vodivou deskou dané tloušťky dle dříve uvedeného vztahu.
• Díra velikosti menší než je průměr cívky tomu nepomůže.
• Obyčejná vodivá trubka pouze indukuje proudy, které vedou k útlumu buzeného pole.
• Trubka prořízlá podél naopak indukuje pouze vířivé proudy, které jsou kolmé na magnetické indukční čáry a naopak pozitivně přispívají k naměření silnějšího magnetického pole.

Měření

Sestavu jsme sestavili do stylu Lab1. Mezi cívkami jsme ponechali volný prostor, pouze jsme přiložili pravítko. Sepnuli jsme oba obvody a začali hledat nejsilnější naměřené napětí vůči budící frekvenci. Bohužel jsme se dostali do frekvencí, kde má již generátor funkcí slabou rozlišovací schopnost a je schopen generovat pouze digitální signál. Rozlišení frekvencí spočívalo v diskrétních hodnotách 1, 2, 4, 8 MHz, přičemž nejvyšší napětí jsme dostali pro hodnotu 4 MHz pro dvě různé vzdálenosti cívek.

Pokud víme, že pro frekvenci 1 kHz je hloubka průniku magnetického pole do mědi 2,1 mm, pak pro 4 MHz bude hloubka průniku \(\sqrt{4000}\times\) menší. A měď, se kterou zde a v následujících experimentech budeme pracovat, tloušťky (1,1 \(\pm\) 0,1) mm bude více než dostačující. Takže jsme pokračovali ukotvením měřící cívky k měřící soupravě a vložením měděné desky mezi obě cívky. Pro dvě různé vzdálenosti \(l\) jsme změřili napětí na cívce \(U\) a hodnoty uložili do tabulky Tab1.

Obdobně jsme měřili případ s deskou, která obsahovala díru a podélné proříznutí, dále pouhý válec bez podélného proříznutí a nejdůležitější kombinaci prořízlého válce a s deskou, která má díru i proříznutí. Tvary a velikosti použitých měděných struktur jsou přibližně zaznamenány na následujícím obrázku.

Závěr

I přesto, že se rezonanční frekvence nachází až v okrajových hodnotách generátoru, dokážeme s ní spolehlivě pracovat. Předpokládané základní jevy byly potvrzeny. Viděli jsme, že měděná deska dokáže spolehlivě utlumit magnetické pole o frekvenci 4 MHz, stejně tak ho dokáže potlačit indukovaný proud v neprořízlé desce. Pro naší cívku, která měla srovnatelnou velikost s průměrem díry a byla relativně blízko, jsme viděli výrazné zesílení při proříznutí desky, ale ještě lepší zesílení a menší útlum se vzdáleností jsme změřili při použití přídavného prořízlého válce. Dále tedy můžeme pokračovat v sofistikovanějších měřeních.