Logo PDKiNs
Narzędziownias
Warsztatys
Ekspozycjes
Eksperyment Oersteda
Eksperyment, który każdy będzie mógł wykonać przy pomocy własnoręcznie zbudowanego modelu należy do najważniejszych w historii fizyki. Wymyślił go i wykonał po raz pierwszy Hans Christian Oersted, duński fizyk i chemik, odkrywca zjawiska elektromagnetyzmu. (Napisaliśmy „wymyślił”, ale jak to zwykle bywa w historii fizyki, pomógł przypadek… Oersted planował przeprowadzenie zupełnie innego doświadczenia, niejako przy okazji odkrył zjawisko leżące u podstaw elektromagnetyzmu).

Układ zmontowany do naszego eksperymentu jest wzorowany na tym, jaki zestawił Oersted do swojego doświadczenia: - bateria lub zasilacz prądu stałego (napięcie maksymalne 9 V) - przewód, przez który płynie prąd - igła magnetyczna kompasu, którą ustawiono tak, aby kierunek południe – północ przebiegał równolegle do przewodu podłączonego do prądu elektrycznego.

Przy pomocy tego prostego doświadczenia udało się zaobserwować, że igła kompasu odchyla się od kierunku północnego pod wpływem prądu płynącego w przewodzie. Włączając układ obserwujemy zachowanie igły magnetycznej, jej wychylanie się od osi w kierunku wschodnim lub zachodnim. Od czego zależy ten kierunek? Oczywiście ma on ścisły związek z kierunkiem przepływu prądu elektrycznego w przewodzie. Można się o tym przekonać zmieniając połączenia między przewodem a baterią. Można też zmienić położenia przewodu tak, żeby w jednym przypadku znajdował się on nad igłą magnetyczną, a w drugim pod igłą. W tej sytuacji nie zmieniamy oczywiście połączeń z urządzeniem zasilającym.
 
Przyrząd, przy pomocy którego można wykonać doświadczenie Oersteda został zaprojektowany tak, żeby można było wygodnie przyłączać zasilanie prądem elektrycznym przy pomocy przewodów zakończonych wtyczkami bananowymi. Dwa przewody elektryczne, w dwóch różnych kolorach połączono z odpowiednimi gniazdami aparatowymi. Jeden z nich umieszczony jest pod kompasem oraz igłą magnetyczną, drugi nad kompasem. Dzięki takiemu rozwiązaniu można w łatwy sposób obserwować reakcję igły magnetycznej przyrządu i kierunek jej wychylenia w zależności od położenia przewodu z płynącym w nim prądem elektrycznym. Model niezwykle prosty w budowie może być wartościową pomocą dydaktyczną do wykorzystania na lekcjach w szkole, szczególnie podczas przerabiania materiału dotyczącego elektromagnetyzmu, omawiania doświadczeń Oersteda i Ampera…

NARZĘDZIA i PRZYBORY: przymiar kreskowy (linijka), ołówek, piła do drewna, pilnik do drewna, papier ścierny, wiertarka, wiertła do drewna śr. 3 mm, 5.7 mm, przyrznia

MATERIAŁY i PODZESPOŁY: listwa drewniana szer. 60 mm, gniazda aparatowe – 4 szt. przewód elektryczny 0.5 mm, kompas miniaturowy (w projekcie wykorzystano kompas kieszonkowy o średnicy 45 mm), gwoździe ~ 25 mm, gr. 1 mm

MONTAŻ: 1. Przyciąć w przyrzni odcinek listwy o szerokości 60 mm według wymiarów podanych na rysunku nr 1. 2. Wyrównać i oszlifować krawędzie. 3. Zaznaczyć ołówkiem oś symetrii wzdłuż dłuższego boku przyciętej listwy. 4. Zaznaczyć miejsca wiercenia otworów według rysunku nr 1. 5. Wywiercić otwory pod gniazdka aparatowe. 6. Przygotować przewody - każdy powinien mieć 230 mm długości oraz usuniętą izolację na końcach, na długości ~ 15 mm. 7. Gniazdka umieścić na swoich miejscach, wciskając je w otwory (średnica otworów powinna być tak dobrana, żeby tuleje gniazdek wchodziły pasownie. Dla gniazdek wykorzystanych w prezentowanym modelu średnica otworu montażowego wynosi 5,7 mm. Wciskając gniazdka należy umieścić jednocześnie w otworach końce przewodów pozbawione izolacji. 8. Pomiędzy przewodami - możliwie na osiach symetrii podstawy - zamontować kompas. Należy zwrócić uwagę na to, żeby jeden przewód znajdował się pod obudową kompasu, a drugi nad nią. Dla stabilniejszego montażu kompas umieścić na podkładce wykonanej np. z tekturki o grubości równej średnicy zastosowanego przewodu. UWAGA! Kompas należy ustawić tak, aby kierunek północ – południe znajdował się na dłuższej osi symetrii podstawy przyrządu. 9. Wbić delikatnie gwoździe w podstawę przyrządu, rozdzielając i napinając przewody. Miejsce wbicia gwoździ należy ustalić eksperymentalnie.

Do zasilania przyrządu można zastosować dowolne źródło prądu stałego o napięciu maksymalnie do 9 woltów. Mogą to być baterie, zespół baterii lub zasilacz prądu stałego. Można też wykorzystać zestaw zasilający przystosowany do czterech baterii R14. Przed przystąpieniem do wykonania doświadczeń Oersteda należy zorientować przyrząd tak, żeby dłuższy bok podstawy oraz przewody były równoległe do kierunku północ – południe (igła magnetyczna pokrywając się z przewodami powinna wskazywać kierunek północny). Oczywistym jest, że eksperymenty powinniśmy przeprowadzać z dala od przedmiotów żelaznych mogących fałszować wskazania kompasu.

Źródło prądu łączymy przewodami (najlepiej wyposażonymi we wtyczki bananowe) z wybraną parą gniazdek (czerwonych lub czarnych) powodując przepływ prądu elektrycznego w jednym z przewodów umieszczonych nad lub pod kompasem. Obserwujemy zachowanie się igły magnetycznej, kierunek obrotu oraz kąt pod jakim się wychyla. Nie zmieniając polaryzacji przełączamy przewody zasilające do drugiej pary gniazdek. Czy igła wychyli się w tym samym kierunku? Mając do dyspozycji źródło prądu, w którym możemy płynnie lub skokowo regulować napięcie będziemy w stanie sprawdzić, czy taka operacja ma wpływ na kąt pod jakim wychyla się igła…