Sähkömagneettisen induktion tutkiminen
Tutkimuskysymys: Miten käämiin indusoituva jännite riippuu valitsemastasi tekijästä, esimerkiksi magneetin nopeudesta tai käämin kierrosluvusta?
Kun magneetti liikkuu käämin lähellä, käämin päiden välille syntyy jännite, vaikka piirissä ei ole paristoa eikä virtalähdettä. Samaan ilmiöön perustuvat generaattorit, polkupyörän dynamo ja langaton lataus. Tässä tutkimuksessa valitset yhden tekijän, jonka vaikutusta jännitteeseen tutkit, ja selvität riippuvuuden mittaamalla. Mittaa, piirrä ja päättele itse: tämä sivu kertoo, mitä tutkitaan, ja tukee sinua niin paljon kuin valitsemasi työtapa lupaa.
Tässä tutkimuksessa opit
- muuttamaan tutkimuskysymyksen mitattaviksi suureiksi ja valitsemaan, mitä muutat ja mitä pidät vakiona
- lukemaan jännite–aika-kuvaajasta pulssin huippuarvon ja pinta-alan ja tulkitsemaan ne induktiolain avulla
- perustelemaan kuvaajien avulla, miten indusoitunut jännite riippuu tutkitusta tekijästä
Vaativuus
- Magneetin nopeus: fysiikka F2 · koe E2
- Kierrosluku tai muu itse valittu tekijä ja kahden tekijän vertailu: fysiikka F2 · koe E2
F1–F3 kertoo, kuinka vaativaa fysiikkaa työ tarvitsee, E1–E3 kuinka vaativa mittaus ja analyysi on. Tuen määrän valitset itse alla.
Tässä työssä tarvitset näitä tietoja ja taitoja
Fysiikan tiedot
- välttämätön Sähkömagneettinen induktio ja induktiolaki (FY7: Sähkömagneettinen induktio)Tutkimuksen fysiikka; lyhyt selitys on tällä sivulla kohdassa Teoriaa lyhyesti.
- hyödyllinen Magneettikenttä ja magneettivuo (FY7: Magnetismi, magneettinen dipoli ja magneettikenttä)Auttaa kuvittelemaan, miten magneetin kenttä kulkee käämin kierrosten läpi.
- hyödyllinen Lenzin laki (FY7: Lenzin laki ja pyörrevirrat)Liittyy indusoituneen jännitteen etumerkkiin; lyhyt selitys on tällä sivulla.
- hyödyllinen Jännitteen mittaaminen (FY6: Mittaukset virtapiirissä)Jännitemittarin tai jänniteanturin kytkeminen käämin päihin.
- hyödyllinen Mekaanisen energian säilyminen ja energiaperiaate (FY4)Energiaperiaate liikkeen kuvaamisessa.
Kokeelliset taidot
- välttämätön Mittaaminen ja mittauksen luotettavuus (FY1)Toistomittausten keskiarvo ja mittausepävarmuuden arvioiminen.
- välttämätön Graafinen esitys ja suoran sovittaminen (FY1)Kuvaajan laatiminen, suoran sovittaminen ja kulmakertoimen tulkinta.
- hyödyllinen Oma kokeellinen tutkimus: suunnittelu, toteutus ja raportointi (FY1)Oman tutkimuksen suunnittelu ja työselostuksen rakenne.
TVT-taidot
- välttämätön Mittausdatan tallentaminen anturilla ja käsittely ohjelmalla (Graphical Analysis Pro) (ohje: Anturit ja mittausohjelma, Taulukko ja lasketut sarakkeet)Mittausdatan tallentaminen ja käsittely.
- välttämätön Mittauspisteiden kuvaaja ja mallin sovitus ohjelmalla (ohje: Mittauspisteiden kuvaaja, Suoran sovittaminen mittauspisteisiin, Kulmakertoimen ja vakiotermin tulkinta, Kulmakertoimen epävarmuus)Riippuvuus ja sen epävarmuus saadaan sovituksesta.
Välineet
- käämejä, joissa on eri kierrosluvut
- kestomagneetteja
- jänniteanturi ja Graphical Analysis Pro
- tarvittaessa mittanauha tai viivain ja ajanottoväline
- tarvittaessa muoviputki ja pehmeä alusta magneetille
Turvallisuus
- Voimakkaat magneetit voivat puristaa sormia ja lohjeta, jos ne napsahtavat yhteen tai toisiinsa. Käsittele niitä yksi kerrallaan ja pidä ne erillään toisistaan.
- Pidä magneetit erillään puhelimista, maksukorteista ja tietokoneesta. Jos sinulla on sydämentahdistin tai muu lääkinnällinen laite, kerro siitä opettajalle ennen työtä.
- Käämi kytketään vain jänniteanturiin. Älä kytke siihen virtalähdettä tai verkkojännitettä.
- Jos pudotat magneetteja, pudota ne pehmeälle alustalle, jotta ne eivät rikkoudu tai kimpoa.
Tutkimustehtävä
Selvitettävä: miten valitsemasi tekijä vaikuttaa jännitepulssiin, joka syntyy, kun magneetti kulkee käämin läpi. Määritä jokaisesta kokeesta pulssin huippuarvo $U_\text{max}$ ja ensimmäisen pulssin pinta-ala $S$ eli jännitteen ja ajan kuvaajan ja aika-akselin väliin jäävä pinta-ala, ja selvitä, miten kumpikin riippuu tutkimastasi tekijästä.
Päätät itse (osittain ohjattu ja itsenäinen työtapa): tutkittavan tekijän ja sen arvot, sen, miten pidät muut tekijät vakioina, toistojen määrän, kuvaajien akselit perusteluineen sekä tavan, jolla arvioit tulosten epävarmuuden. Osittain ohjatussa työtavassa valitset tekijän kahdesta vaihtoehdosta ja sivu antaa tukea, itsenäisessä työtavassa valitset ja perustelet kaiken itse. Ohjatussa työtavassa sivu kiinnittää nämä valinnat.
Itsenäinen työtapa. Laajennus kuuluu työhösi: tutki laajennuksessa jotakin toista tekijää kuin päämittauksessa ja vertaa, miten huippuarvo ja pinta-ala riippuvat kummastakin.
Ennusta
Kirjoita ennusteesi vihkoon tai työselostuksen hypoteesiksi ennen kuin luet eteenpäin ja ennen kuin mittaat:
- Luonnostele, millainen on käämin jännite ajan funktiona, kun magneetti tulee käämiin, kulkee sen läpi ja jatkaa toiselle puolelle. Onko jännite koko ajan samanmerkkinen?
- Miten jännitteen huippuarvo muuttuu, kun tutkimasi tekijä kaksinkertaistuu? Ohjatussa työtavassa tekijä on magneetin nopeus.
- Riippuuko jännitepulssin pinta-ala tutkimastasi tekijästä samalla tavalla kuin huippuarvo?
- Mikä mittauksessa on todennäköisesti vaikeinta, ja mikä on suurin epävarmuuden lähde?
Perustele ennusteesi fysiikan avulla. Palaat siihen johtopäätöksissä.
Tutkimuskysymyksestä mitattaviksi suureiksi
Magneetin liikkuessa jännite muuttuu koko ajan, joten "jännitteen suuruus" täytyy ensin muuttaa mitattaviksi luvuiksi. Ennen kuin luet eteenpäin, kirjaa:
- Miten luet yhden kokeen jännitekuvaajasta huippuarvon $U_\text{max}$ ja pinta-alan $S$, ja millä laitteella jännite kannattaa mitata, jotta lyhyt pulssi näkyy kokonaan?
- Mitä muutat, mitä mittaat ja mitkä tekijät pidät vakioina?
- Miten saat tutkimasi tekijän arvon selville luvuksi? Jos tutkit nopeutta, miten saat magneetin kulkemaan käämin läpi joka kerta tunnetulla ja toistettavalla nopeudella?
Teoriaa lyhyesti
Sähkömagneettista induktiota käsitellään tarkemmin moduulissa FY7, jonka sivut eivät ole vielä valmiina. Tätä tutkimusta varten tarvitset vain seuraavat asiat.
Magneettivuo $\Phi$ kuvaa, kuinka paljon magneettikenttää kulkee käämin yhden kierroksen läpi. Kun tasainen magneettikenttä $B$ on kohtisuorassa kierroksen tasoa vastaan, $\Phi = BA$, missä $A$ on kierroksen pinta-ala. Vuon yksikkö on weber, $1\ \text{Wb} = 1\ \text{T} \cdot \text{m}^2$. Kun magneetti lähestyy käämiä, yhä enemmän sen kenttää kulkee kierrosten läpi, joten vuo kasvaa.
Induktiolaki: kun käämin kierrosten läpi kulkeva magneettivuo muuttuu, käämin päiden välille indusoituu jännite
$$e = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$
missä $e$ on indusoitunut jännite, $N$ käämin kierrosluku ja $\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ yhden kierroksen läpi kulkevan vuon muutosnopeus. Jos vuo ei muutu, jännitettä ei synny, vaikka magneetti olisi käämin sisällä. Kun vuo kasvaa, $\Delta\Phi$ on positiivinen, ja kun vuo pienenee, negatiivinen. Siksi jännitteen etumerkki on eri silloin, kun vuo kasvaa, kuin silloin, kun se pienenee. Miinusmerkki kertoo jännitteen suunnan Lenzin lain mukaan: indusoitunut jännite pyrkii synnyttämään virran, joka vastustaa vuon muutosta.
Jännitemittarin ja jänniteanturin resistanssi on hyvin suuri, tyypillisesti megaohmeja, eli paljon suurempi kuin käämin resistanssi. Siksi ne ottavat piiristä hyvin pientä virtaa. Silloin mitattu jännite on käytännössä sama kuin indusoitunut jännite, ja käämin virta ei juuri jarruta magneettia.
Tarkista kirjauksesi tästä. Jännitepulssin huippuarvo $U_\text{max}$ on ensimmäisen pulssin eli magneetin käämiin tulon aikaisen jännitteen suurin itseisarvo. Lue se aina ensimmäisestä pulssista, oli se positiivinen tai negatiivinen. Ensimmäisen pulssin pinta-ala $S$ on jännitteen ja ajan kuvaajan ja aika-akselin väliin jäävä pinta-ala ensimmäisen pulssin alusta siihen hetkeen, jolloin jännite on taas nolla. Sen yksikkö on $\text{V} \cdot \text{s}$. Lyhyen pulssin mittaamiseen tarvitaan anturi ja tiedonkeruuohjelma, joka tallentaa jännitteen tiheästi. Tavallinen yleismittari päivittää lukemaansa liian harvoin.
Jos tutkit magneetin nopeutta, voit pudottaa magneetin levosta käämin yläpuolelta tunnetulta korkeudelta $h$. Kun ilmanvastus ja kitka ovat pieniä, mekaaninen energia säilyy, ja magneetin nopeus käämin kohdalla on
$$v = \sqrt{2gh}$$
Kun sama magneetti kulkee samojen kohtien ohi nopeammin, sama vuon muutos tapahtuu lyhyemmässä ajassa. Jos magneetin nopeus muuttuu vain vähän sinä aikana, kun se tulee käämiin, vuon muutosnopeus on suoraan verrannollinen nopeuteen, ja yksinkertaisin malli on
$$U_\text{max} = c\,v$$
missä $c$ on vakio, joka riippuu magneetista ja käämistä. Malli olettaa, että magneetti, sen asento ja käämi pysyvät samoina, magneetti lähtee levosta, ilmanvastus ja kitka ovat pieniä ja piirissä kulkee hyvin pieni virta. Pätevätkö malli ja sen oletukset, selviää vasta mittaamalla.
Jos tutkit kierroslukua, induktiolaki antaa saman vuon muutoksen jokaiselle kierrokselle, kun magneetti ja sen nopeus pysyvät samoina ja käämit ovat samankokoisia. Mieti itse, mitä laki silloin ennustaa huippuarvolle.
Suunnittele
Ennen mittaamista päätä ja kirjaa ylös, mitä muutat, mitä mittaat ja mitä pidät vakiona.
Ohjattu. Tutkit magneetin nopeutta. Pudotat magneetin levosta pystysuoran muoviputken läpi, joka kulkee käämin läpi, ja muutat pudotuskorkeutta $h$. Mittaat korkeuden magneetin keskikohdasta käämin yläreunaan. Vakiona pidät magneetin, sen asennon (sama napa alaspäin), käämin ja putken. Käytä ainakin kuutta pudotuskorkeutta, esimerkiksi välillä $0{,}10\ \text{m}$ – $0{,}80\ \text{m}$, jos teline riittää, ja pudota magneetti jokaiselta korkeudelta kolme kertaa.
Osittain ohjattu. Valitse tutkittavaksi tekijäksi joko magneetin nopeus tai käämin kierrosluku. Päätä itse, millä arvoilla mittaat, montako toistoa teet ja miten pidät muut tekijät vakioina. Kirjaa päätöksesi perusteluineen.
Mieti ainakin näitä:
- Mitä tapahtuu jännitteen etumerkille, jos magneetti käännetään toisin päin? Miksi asennon täytyy olla joka kerta sama?
- Miten varmistat, että magneetti lähtee levosta eikä osu käämiin tai jää kiinni putkeen?
- Pudotuskorkeus mitataan käämin yläreunaan, mutta jännite on suurimmillaan suunnilleen silloin, kun magneetti tulee käämiin. Miksi pudotuskorkeuksien kannattaa olla selvästi suurempia kuin käämin ja magneetin pituus?
- Kuinka tiheästi anturin täytyy mitata, jotta lyhyimmänkin pulssin huippu tallentuu? Kokeile suurimmalla pudotuskorkeudella, jolla pulssi on lyhyin.
Mittaa
Kirjaa alkuperäiset mittaustulokset taulukkoon heti mittauksen aikana. Laskemasi suureet saavat omat sarakkeensa mitattujen oikealle puolelle. Tallenna jokaisen kokeen jännitekuvaaja, jotta voit tarkistaa lukemat myöhemmin.
Voit käyttää esimerkiksi kahta tällaista taulukkoa, toista huippuarvoille ja toista pinta-aloille. Jokaiselle pudotuskorkeudelle tulee kumpaankin yksi rivi, jossa on kolmen pudotuksen tulokset.
| $h\ (\text{m})$ | $U_{\text{max},1}\ (\text{V})$ | $U_{\text{max},2}\ (\text{V})$ | $U_{\text{max},3}\ (\text{V})$ |
|---|---|---|---|
| $h\ (\text{m})$ | $S_1\ (\text{V} \cdot \text{s})$ | $S_2\ (\text{V} \cdot \text{s})$ | $S_3\ (\text{V} \cdot \text{s})$ |
|---|---|---|---|
Laske keskiarvot $\bar{U}_\text{max}$ ja $\bar{S}$ sekä nopeus $v = \sqrt{2gh}$ omiin sarakkeisiinsa mitattujen oikealle puolelle.
Säädä näytteenottotaajuus niin suureksi, että yksi pulssi koostuu ainakin kymmenistä mittauspisteistä. Lue huippuarvo ensimmäisestä pulssista itseisarvona ohjelman lukutyökalulla tai datataulukosta. Jos käämi on kytketty toisin päin, ensimmäinen pulssi on negatiivinen, ja ohjelman suurimman arvon työkalu löytää silloin toisen pulssin huipun, joka riippuu magneetin nopeudesta käämistä lähtiessä. Pinta-alan saat Graphical Analysis Prossa, kun valitset kuvaajasta välin ensimmäisen pulssin alusta siihen kohtaan, jossa jännite vaihtaa merkkiä, ja näytät valitun välin pinta-alan eli integraalin. Kirjaa pinta-ala itseisarvona.
Muista mittausepävarmuus: kirjaa, kuinka tarkasti luet tutkimasi tekijän arvon ja miten paljon huippuarvo ja pinta-ala vaihtelevat toistojen välillä. Tarvitsetko apua? → Mittausepävarmuuden arvioiminen
Käsittele tulokset
Piirrä mittaustuloksistasi kuvaaja, joka näyttää, miten huippuarvo riippuu tutkimastasi tekijästä, ja toinen kuvaaja pinta-alasta saman tekijän funktiona. Merkitse akseleille suureet ja yksiköt. Piirrä mittauspisteet, älä yhdistä niitä murtoviivalla, ja sovita pisteisiin malli, jonka voit perustella. Tarvitsetko apua? → Suoran sovittaminen ja kulmakertoimen tulkinta
Valitse ensimmäiseen kuvaajaan pystyakselille huippuarvon keskiarvo $\bar{U}_\text{max}$ ja vaaka-akselille nopeus $v$, ja toiseen kuvaajaan pystyakselille pinta-alan keskiarvo $\bar{S}$ ja vaaka-akselille taas $v$.
Vastaa ja perustele vastauksesi induktiolain avulla:
- Kuvaile yhden kokeen jännitekuvaaja: mitä etumerkkiä jännite on, kun magneetti tulee käämiin, ja mitä, kun se lähtee? Kumpi pulssi on suurempi, ja miksi?
- Millainen riippuvuus huippuarvon ja tutkimasi tekijän välillä näkyy?
- Miten pinta-ala muuttuu tutkimasi tekijän mukana? Miksi se käyttäytyy samoin tai eri tavalla kuin huippuarvo?
Vastaa lisäksi: asettuvatko huippuarvon pisteet suoralle? Kulkeeko suora origon kautta? Mikä on kulmakertoimen fysikaalinen merkitys ja yksikkö?
Tarkista vastauksesi tästä. Alla on mallikuvaaja, joka on laskettu magneetille, joka putoaa vapaasti lyhyen käämin läpi. Se ei ole mittaus.
Kun magneetti tulee käämiin, vuo kasvaa, ja kun se lähtee, vuo pienenee. Siksi pulssit ovat erimerkkiset. Putoava magneetti on käämistä lähtiessään nopeampi kuin tullessaan, joten sama vuon muutos tapahtuu lyhyemmässä ajassa.
Induktiolaista seuraa, että pulssin pinta-ala on $S = N\Delta\Phi$, missä $\Delta\Phi$ on vuon kokonaismuutos koko pulssin aikana, keskimäärin yhtä kierrosta kohti. Pinta-ala kertoo siis, kuinka paljon vuo muuttuu, ja huippuarvo, kuinka nopeasti se muuttuu. Vertaa tätä omiin kuvaajiisi. Jos tuloksesi poikkeavat, mieti, mitkä mallin oletukset eivät mittauksessasi täyttyneet.
Kuvaajan sovitukseen ja pulssin pinta-alan laskemiseen käytä Graphical Analysis Pro -ohjelmaa. Ruukkilabran ohjeet: Suoran sovittaminen, Kulmakertoimen tulkinta ja Taulukko ja lasketut sarakkeet.
Epävarmuus ja luotettavuus
Ilmoita jokaisen mittauspisteen huippuarvo ja pinta-ala epävarmuuksineen, ja ilmoita sovituksen tulos, esimerkiksi kulmakerroin, epävarmuuksineen ja yksikköineen. Perustele, miten arvioit epävarmuudet.
Epävarmuudet voit arvioida esimerkiksi näin:
- Toistot. Laske kunkin korkeuden huippuarvoista keskiarvo $\bar{U}_\text{max}$ ja arvioi epävarmuus vaihteluvälin puolikkaana: $\Delta U_\text{max} = \dfrac{U_\text{suurin} - U_\text{pienin}}{2}$. Pinta-alalle samoin.
- Nopeus. Kun $v = \sqrt{2gh}$, nopeuden suhteellinen epävarmuus on puolet korkeuden suhteellisesta epävarmuudesta: $\dfrac{\Delta v}{v} = \dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{\Delta h}{h}$.
- Kulmakerroin. Käytä sovitusohjelman ilmoittamaa kulmakertoimen keskivirhettä tai piirrä jyrkin ja loivin pisteisiin sopiva suora ja ota epävarmuudeksi niiden kulmakertoimien erotuksen puolikas.
Pyöristä epävarmuus yhteen merkitsevään numeroon ja tulos samaan desimaaliin.
Pohdi sitten luotettavuutta konkreettisesti: mitkä olivat suurimmat epävarmuuden lähteet, olivatko ne satunnaisia vai systemaattisia, ja mihin suuntaan ne olisivat muuttaneet tulosta? Pohdi erityisesti, tallentuiko pulssin huippu kokonaan ja pysyivätkö vakioina pidettävät tekijät todella samoina. Miten parantaisit mittausta?
Johtopäätökset
Vastaa tutkimuskysymykseen mittaustesi perusteella: miten huippuarvo ja pinta-ala riippuvat tutkimastasi tekijästä? Viittaa kuvaajiin, esimerkiksi "kuvaajasta 1 nähdään, että …". Perustele induktiolain avulla, miksi huippuarvo ja pinta-ala käyttäytyvät niin kuin mittasit. Vertaa tuloksia ennusteisiisi: mikä osui oikeaan ja mikä ei?
Raportoi
Kirjoita työstä työselostus FY10:n työselostuspohjalla ja käy läpi sen kaikki osat. Kuvaajien ja tulosten esittämisessä auttaa ohje Kuvaajat ja tulokset työselostukseen. Tässä tutkimuksessa erityisen tärkeitä ovat nämä:
- Tutkimuskysymys ja tausta: mikä tekijä valittiin ja miksi, induktiolaki ja mitä huippuarvo ja pinta-ala kertovat vuon muutoksesta.
- Koejärjestely ja menetelmä: kuva järjestelystä, mitä muutit, mitä mittasit ja mitä pidit vakiona, sekä näytteenottotaajuus.
- Mittaustulokset: alkuperäiset lukemat omissa sarakkeissaan ja ainakin yksi tallennettu jännitekuvaaja.
- Tulosten käsittely: molemmat kuvaajat, sovitetut mallit ja niiden perustelut.
- Luotettavuus: konkreettiset epävarmuuden lähteet ja niiden vaikutuksen suunta.
Laajennus: käämin kierrosluku
Tutki, miten huippuarvo ja pinta-ala riippuvat käämin kierrosluvusta $N$. Ennusta ensin riippuvuudet, mittaa ne usealla käämillä ja esitä tulokset kuvaajina. Vahvistavatko tulokset ennusteesi?
Pohdi lopuksi: käämeissä, joissa on paljon kierroksia, on yleensä ohuempaa lankaa ja suurempi resistanssi. Vaikuttaako resistanssi mittaamaasi jännitteeseen, kun käytät jänniteanturia? Miksi muuntajissa käämien kierroslukujen suhde ratkaisee jännitteen muutoksen?
Jos tutkit päämittauksessa kierroslukua, tutki laajennuksessa magneetin nopeutta tai magneetin voimakkuutta.
Vihjeitä. Pidä magneetti ja sen nopeus samoina ja vaihda vain käämiä. Käytä käämejä, joissa on eri kierrosluvut mutta mahdollisimman samanlainen koko ja muoto. Pudota magneetti joka käämillä samalta korkeudelta ja samassa asennossa. Kirjaa käämien kierrosluvut niiden kyljestä tai opettajalta. Jos käämit ovat erikokoisia, kierroksia läpäisevä vuo voi olla eri suuri, mikä näkyy poikkeamana mallista.
Arvioi omaa työtäsi
Arvioi työtäsi työselostuspohjan muistilistalla ja vastaa lisäksi:
- Pystyisikö toinen ryhmä toistamaan mittauksesi kuvauksesi perusteella?
- Perustuuko johtopäätöksesi kuvaajiin ja mittaustuloksiin vai siihen, mitä odotit?
- Mitä tekisit toisin, jos aloittaisit alusta?
Opettajalle
Valmistelu. Tarkista, että käämien kierrosluvut näkyvät niiden kyljessä, ja kokeile etukäteen, että magneetti mahtuu putoamaan käämin läpi koskettamatta sitä. Ohjausputkeksi sopii muovi- tai pahviputki. Metalliputkea ei pidä käyttää, koska siihen syntyvät pyörrevirrat jarruttavat magneettia. Kokeile jänniteanturilla etukäteen suurin näytteenottotaajuus ja mittausalue, joilla nopeimmankin pudotuksen pulssi tallentuu kokonaan; tavallinen yleismittari ei riitä huippuarvon mittaamiseen. Varaa pehmeä alusta putken alapään alle.
Tavallisia virhekäsityksiä ja ongelmia.
- Ajatellaan, että jännite syntyy magneetin läsnäolosta eikä vuon muutoksesta: levossa käämissä oleva magneetti ei synnytä jännitettä.
- Magneetin asento vaihtuu kesken sarjan, jolloin pulssien etumerkki vaihtuu ja tulokset näyttävät satunnaisilta.
- Liian pieni näytteenottotaajuus leikkaa lyhyimpien pulssien huiput. Virhe on systemaattinen ja suurin suurimmilla nopeuksilla.
- Pulssin huippuarvon ja pinta-alan riippuvuudet sekoitetaan. Pyydä opiskelijaa perustelemaan kumpikin induktiolailla omien kuvaajiensa perusteella.
- Käämin kierrosluvun symboli $N$ sekoittuu magneetin pohjoisnavan merkintään N.
- Pudotuskorkeus mitataan eri kohdista eri kerroilla. Pienillä korkeuksilla magneetin ja käämin pituus on merkittävä verrattuna pudotuskorkeuteen.
Eriyttäminen. Ohjatussa työtavassa tekijä on magneetin nopeus ja menetelmä on annettu. Osittain ohjatussa opiskelija valitsee nopeuden tai kierrosluvun ja perustelee mittausarvot. Itsenäisessä työtavassa annetaan vain tutkimuskysymys ja välineet; opiskelija valitsee tekijän, menetelmän ja analyysin, ja laajennus toisen tekijän tutkimisesta kuuluu työhön. Tutkimus sopii pohjaksi muuntajan tutkimukselle, jossa sama induktiolaki johtaa käämien kierroslukujen suhteeseen vaihtojännitteellä.
Turvallisuus. Piirissä ei ole jännitelähdettä, joten sähköinen vaara on vähäinen, kunhan käämiä ei kytketä virtalähteeseen. Neodyymimagneetit ovat hauraita ja puristavat sormia; käsittele niitä yksi kerrallaan. Selvitä ennen työtä, onko ryhmässä sydämentahdistimen tai muun lääkinnällisen laitteen käyttäjiä.