17. Waltenhofenovo kyvadlo

Pomôcky :

Dve cievky 300 závitov, feromagnetické jadro s pólovými nástavcami, zdroj napätia, statív na upevnenie cievok, kyvadlá, spojovacie vodiče, vypínač,

Realizácia:      

Na lístkové U jadro, s dvoma 300 závitovými  cievkami za sebou zapojenými, nasadíme pólové nástavce s hrotmi k sebe. Na os držiaka upevníme prerezávané Waltenhofenovo kyvadlo tak, aby mohlo voľne kývať v medzere medzi pólovými nástavcami. Cievky pripojíme cez vypínač na zdroj jednosmerného napätia. Pri rozopnutom elektrickom obvode vychýlime kyvadlo do stanovenej polohy a necháme kmitať. Počítame počet kmitov do zastavenia. Uzavrieme obvod a po vychýlení do tej istej polohy necháme kyvadlo opäť kmitať. Počítame kmity. Slabý tlmiaci účinok magnetického poľa nepatrne zníži počet kmitov.

Prerezávané kyvadlo nahradíme kyvadlom plným. Necháme ho kmitať bez magnetického poľa a odpočítame počet kmitov. Po zavedení prúdu do cievok, prechádza kmitajúce kyvadlo cez  medzeru s magnetickým poľom. Počet kmitov je výrazne menší.

Fyzikálna interpretácia:   

Pri kmitavom pohybe prechádza masívny vodič -kyvadlo- cez magnetické pole. Vo vodiči dochádza k zmenám magnetického poľa čo má za následok vznik indukovaných vírivých prúdov ( prechádzajú vodičom kolmo na smer magnetických indukčných čiar ). Smer indukovaných prúdov je podľa Lenzovho zákona taký, aby svojim účinkom pôsobil proti zmene, ktorá ho vyvolala. Touto zmenou je pohyb a teda vírivé prúdy ho brzdia. Pri prerezávanom kyvadle sú indukované prúdy menšie a preto je menší aj ich brzdiaci účinok. Čím sú výrezy na kyvadle väčšie, tým je brzdiaci účinok menší.

Realizačná poznámka:   

Pri zapojení cievok na musia byť tieto zapojené za sebou. Magnetické toky od jednotlivých cievok sa musia spočítavať. V prípade správneho zapojenia sa po uzavretí obvodu  nástavce  pritiahnú k jadru. Ak nie zameníme prepojenie cievok.

Pri voľbe počiatočnej výchylky je vhodné kyvadlo vychýliť napr. po okraj  hrotu nástavca. Pri opakovaní kmitov volíme tú istú počiatočnú výchylku.

Otázky :

1. Aký vplyv má na priebeh experimentu fakt, že momenty zotrvačnosti použitých kyvadiel nie sú rovnaké ?

2. Aký pohyb vykonávajú kyvadlá pohybujúce sa cez magnetické pole ?