Zátonyi Sándor DÍJAZOTT KÍSÉRLETEIM

MAGYAR NUKLEÁRIS TÁRSASÁG ÖVEGES JÓZSEF DÍJA 2013.

Zátonyi Sándor DÍJAZOTT KÍSÉRLETEIM

Budapest 2013. december 5.

Zátonyi Sándor: DÍJAZOTT KÍSÉRLETEIM

Három pályázatot adtam be: • Mérések lézeres távmérővel (Fényméter, 2011.) • Elmozdulások összegzése (Vektor, 2012.) • Digitális multiméter az elektrosztatika tanításában (Franklin, 2013.)

1

Zátonyi Sándor: Mérések lézeres távmérővel (2011.)

Mérések lézeres távmérővel 2011.


Hosszúságmérés • Az SI szerint a hosszúság mértékegysége a méter.(Bay Z., 1983.) • Az egy méter az a távolság, amelyet a fény vákuumban 1/299 792 458 másodperc alatt megtesz. • Ez a méterdefiníció a vákuumbeli fénysebesség értékét is rögzíti. • Hosszúságmérésnél tehát megmérjük, hogy a fény a mérendő távolságot vákuumban ( levegőben) mennyi idő alatt teszi meg, majd az l = c· t képlet alapján meghatározzuk a távolságot.

2


A fénysebesség különféle anyagokban • Ha a távmérő fénye ugyanazt az utat teszi meg levegőben és a vizsgált anyagban, akkor tanyag t • A távmérő azonban továbbra is a levegőben mérhető fénysebességgel számol, ezért mindezt az előzőleg levegőben mért s útnál nagyobb sanyag útként érzékeli (és jelzi): sanyag s • Igazolható, hogy s

canyag

sanyag

clevegő

és

nanyag,levegő

sanyag s


A fénysebesség mérése üveghasábban • A rajz alapján:

s 2 x sanyag

2 xanyag

• Ebből a fénysebesség üvegben: s x canyag clevegő clevegő sanyag xanyag

x

PLR 25

• A törésmutató: nanyag,levegő

xanyag

xanyag

PLR 25

x

3


A fénysebesség mérése optikai szálban • A rajz alapján:

l/2 PLR 25

s l PLR 25

sanyag

2 xanyag

xanyag

• Ebből a fénysebesség a szál magjában: s l canyag clevegő clevegő xanyag 2 xanyag Az optikai szál magjának törésmutatója:

nanyag,levegő

2 xanyag l

Zátonyi Sándor: Elmozdulások összegzése (2012.)

Elmozdulások összegzése 2012.

4


Az eszköz egy kábelcsatornából készült


csúszka sín

tartómágnes

gombostű

fonál

golyó

5


Merőleges elmozdulások összegzése •

A fonál elrendezése

y= x


6



7



8



9



10



Merőleges elmozdulások összegzése •

A fonál elrendezése

y = 2· x

11



12



13



14


Az eszköz tantermi használata


15



16



17

Zátonyi Sándor: Digitális multiméter az elektrosztatika tanításában (2013.)

Digitális multiméter az elektrosztatika tanításában 2012.


A digitális multiméterek legfontosabb előnyei: • Üzembiztosak. • Kereskedelmi forgalomban kaphatóak. • Olcsók (1000 forinttól) tanulókísérleti eszköz. • Olyan eszköz kezelését, használatát ismerik meg a tanulók, amelyet később, a munkájukban is használhatnak. • Nagy a belső ellenállásuk.

18


Az elektromos töltés előjelének kimutatása • A nagy belső ellenállás miatt képesek a sztatikus töltés előjelét jelezni. • Sajnos a műszeren keresztül a töltött test kisül, így a töltés nagyságára csak hozzávetőlegesen lehet következtetni. • Motivációs hatása miatt érdekes lehet megmutatni, hogy a szőrmével dörzsölt borostyán negatív. • Egyetlen elektron töltését is ki lehet vele mutatni. • Elektron (görög): borostyánkő


19


A trimmerkondenzátor kapacitásának mérése • Egyes digitális multiméterek képesek közvetlen kapacitásmérésre. • A 2 nF méréshatáron a felbontás 1 pF. • Megmérhető a trimmerkondenzátor kapacitása. • A kondenzátorból 1–1 centiméteres darabokat levágva meghatározható a kapacitás hosszúságtól való függése. • A mért értékek az EXCEL programmal kapacitás–hosszúság grafikonon is megjeleníthetők.


20



21


A trimmerkondenzátor kapacitásának mérése C (l ) 250 y = 21,2x - 0,3 200

C (pF)

150

100

50

0 0

2

4

6

8

10

l (cm)


A forgókondenzátor kapacitásának mérése

22



23



A kondenzátor kisülése ellenálláson keresztül • Egy 6,8 mF (= 6800 F) kapacitású kondenzátort egy 10 k -os ellenálláson át kisütöttünk, miközben 5 másodpercenként mértük a kondenzátor feszültségét. • A mért adatokat feszültség–idő grafikonon ábrázoltuk. • A Q = C U alapján megrajzoltuk a töltés–idő grafikont. • Az N = Q/e alapján megrajzoltuk az elektronszám–idő grafikont.

24


U (t ) 5 y = 4,294e

-0,0143x

4

U (V)

3

2

1

0 0

50

100

150

200

250

300

t (s)


Q (t ) 30 y = 29,199e

-0,0143x

25

Q (mC)

20

15

10

5

0 0

50

100

150

200

250

300

t (s)

25


N (t ) 2,0

N (1020)

y = 1,8227e -0,0143x

1,0

0,0 0

50

100

150

200

250

300

t (s)


Analógia a radioaktív bomlás és a kondenzátor kisülése között • Részecskék: atommagok ↔ elektronok (!) • Folyamat: atommagok bomlása ↔ elektronok távozása a fegyverzetről • Vizsgált mennyiség: megmaradt atommagok száma ↔ megmaradt elektronok száma • Törvény: t t RC N N0 e ↔ N N0 e • ELTÉRÉS: 1 a a részecske jellemzője ↔ az az RC-kör jellemzője R C

26


Az analógia elemzése • Az N(t) grafikonról leolvasható a felezési idő (T). • Az N(t) grafikon (EXCEL segítségével kiszámított) egyenletéből meghatározható – a bomlási állandó ( ) – az közepes élettartam ( ) – a felezési idő (T) • A fogalmak és a köztük fennálló kapcsolatok jobb megértése egy ténylegesen elvégezhető (tanulói) mérés alapján.


N (t ) 2,0

N0 = 1,8227·1020

y = 1,8227e -0,0143x

N (1020)

= 0,0143 s–1 1,0

= 69,9 s

½·N0

T = · ln2 = 48,5 s

0,0 0

50

T = 48 s

100

150

200

250

300

t (s)

27

Zátonyi Sándor: DÍJAZOTT KÍSÉRLETEIM

www.fizkapu.hu

Köszönöm a figyelmet.

28

Zátonyi Sándor DÍJAZOTT KÍSÉRLETEIM

Recommend Documents