Non-contact Resistance
Non-contact Resistance
The responses of a LRC circuit driven by an AC source can be changed
by inserting either a non-magnetic metal rod or a ferromagnetic rod into the
inductor coil. How can we obtain the magnetic and electric properties of the
inserted rod from the circuit’s responses?
In der folgenden Arbeit untersuchen wir, wie wir die elektrischen und magnetischen Ei-
genschaften eines Metalls herausfinden können, welches sich in einer Spule in einem RLC-Schaltkreis
befindet. Dabei untersuchen wir ferromagnetische und nichtmagnetische Metalle. Hierbei
interpretieren wir die Aufgabe so, dass wir die Kreisfrequenz des RLC-Schwingkreises im
Experiment verändern können. Anschließend formulieren wir einen Zusammenhang um
die Aufgabe zu erfüllen.
Was ist ein RLC-Schwingkreis?
Ein RLC-Schwingkreis ist eine elektrische Schaltung, welche aus einer Spule, einem Widerstand und einem Kondensator besteht, die elektromagnetische Schwingungen ausführen kann. In unserem Fall wird der RLC-Schwingkreis von einer Wechselstromquelle betrieben.
Die Spule speichert elektrische Energie in ihrem Magnetfeld, wenn Strom durch sie fließt. Dieses Magnetfeld wird später wieder zurück in Strom umgewandelt. Dies sorgt für die Schwingungen zusammen mit dem Kondensator. Der Kondensator speichert elektrische Energie in seinem elektrischen Feld, wenn eine Spannung angelegt wird. Danach entlädt er sich über den elektrischen Schwingkreis. Der Widerstand bietet Widerstand gegen den Stromfluss im Schaltkreis.
Wenn wir eine Gleichstromquelle benutzen würden, würde die Schwingung nach einiger Zeit aufhören. Durch den Widerstand würde sich die Schwingungsdauer verkürzen, da ein Teil des Stroms verschwinden würde.
Verhalten der jeweiligen Elemente
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Theorie
In unserem Experiment sind folgende Parameter wichtig für unsere Vorgehensweise:
L - Induktivität der Spule
C - Kapazität des Kondensators
R - Widerstand
A - Querschnittsfläche der Spule
N - Windungsanzahl der Spule
μ_0 - Magnetische Feldkonstante
μ_r- Magnetische Permeabilität des Spunlenkerns
Ꞷ - Kreisfrequenz des RLC-Schwingkreis
f_0 - Eigenfrequenz des RLC-Schwingkreis
Aufbau
Für unser Experiment haben wir folgenden Aufbau verwendet:
BILD
Daten
Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!
Fazit
Insgesamt können wir also sagen, dass die Metalle egal ob ferromagnetisch oder nichtma-
gnetisch, eine Wirkung auf den RLC-Schwingkreis haben, wobei die ferromagnetischen
Metalle jedoch eine viel stärkere Wirkung haben. Dabei spielt bei den ferromagnetischen
eher der Magnetismus eine große Rolle, wobei bei nicht magnetischen Metallen die Leit-
fähigkeit das Wichtigste ist. Wir können anhand der Messwerte die Metalle nach ihrer
Leitfähigkeit ordnen und bei dem ferromagnetischen Metall die magnetische Permeabili-
tät ermitteln
Erfolge
Jugend forscht Regionalwettbewerb 2.platzt und ein Sonder-Prei. Insgesamt 120€.
