Proefopstelling, stopwatch, meetlint, massabalans, dubbelzijdig tape, statief, schroevendraaier en gewichtjes

Vergelijkbare documenten
Constante van Planck bepalen met LED s. Doel: Constante van Planck bepalen

NATUURKUNDE OLYMPIADE EINDRONDE 2013 PRAKTIKUMTOETS

Natuurkunde Olympiade Eindronde 2014 Praktikum toets Black box uitwerking

Uitwerking 2010-A practicum gat geleidingsband en valentieband in halfgeleider

XXX INTERNATIONALE NATUURKUNDE OLYMPIADE PADUA, ITALIË PRACTICUM-TOETS

NATIONALE NATUURKUNDE OLYMPIADE. Eindronde practicumtoets A. 5 juni beschikbare tijd: 2 uur (per toets A of B)

NATUURKUNDE OLYMPIADE EINDRONDE 2015 PRACTICUMTOETS

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2015 TOETS APRIL :00 12:45 uur

JAN Denk aan ALLE letters van FIRES! Geef duidelijke berekeningen. Er zijn 4 opgaven. Totaal 34 punten.

XXX INTERNATIONALE NATUURKUNDE OLYMPIADE LEICESTER, GROOT BRITANNIË PRACTICUM-TOETS

De wet van Ohm anders

NATUURKUNDE OLYMPIADE EINDRONDE 2016 PRACTICUMTOETS

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2013 TOETS APRIL :00 12:45 uur

Eindronde Natuurkunde Olympiade practicumtoets deel: Omvallend melkpak

XXX INTERNATIONALE NATUURKUNDE OLYMPIADE PADUA, ITALIË THEORIE-TOETS

Statistiek voor Natuurkunde Opgavenserie 4: Lineaire regressie

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2019 TOETS APRIL 2019 Tijdsduur: 1h45

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2018 theorietoets deel 1

Elektro-magnetisme Q B Q A

spanning. * Deel het verschil daarvan en deel dat getal door de gewenste stroom om de weerstandswaarde te krijgen.

Werkblad 2.3: Elektrondiffractie aan Grafiet

Veerconstante bepalen

Condensator. Het hellingsgetal a is constant. Dit hellingsgetal noemen we de capaciteit van de condensator C. Er geldt dus: C = Q U

Naam: Klas: Repetitie natuurkunde voor havo (versie A) Getoetste stof: elektriciteit 1 t/m 5

De 42 e Internationale Natuurkunde Olympiade Bangkok, Thailand Experimentele toets Donderdag 14 juli 2011

OOFDSTUK 8 9/1/2009. Deze toets bestaat uit 3 opgaven (31 punten). Gebruik eigen grafische rekenmachine en BINAS toegestaan. Veel succes!

Bouwbeschrijving Wave Lights badge

Examen VWO. natuurkunde 1,2 Compex. Vragen 1 tot en met 12. In dit deel van het examen staan vragen waarbij de computer niet wordt gebruikt.

Condensator. Het hellingsgetal a is constant. Dit hellingsgetal noemen we de capaciteit van de condensator C. Er geldt dus: C = Q U

Vak: Elektromagnetisme ELK Docent: ir. P.den Ouden nov 2005

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Eindtoets Experimentele Fysica 1 (3A1X1) - Deel 2. 6 november 2015 van 10:00 12:00 uur

Als l groter wordt zal T. Als A groter wordt zal T

NATUURKUNDE OLYMPIADE EINDRONDE 2018 PRAKTIKUMTOETS

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2015 theorietoets deel 1

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2016 theorietoets deel 1

Naam: Klas Practicum elektriciteit: I-U-diagram van lampje Nodig: spanningsbron, schuifweerstand (30 Ω), gloeilampje, V- en A-meter, 6 snoeren

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Eindtoets Experimentele Fysica 1 (3A1X1) - Deel januari 2014 van 14:50 17:00 uur

Praktische opdracht Natuurkunde Gelijkrichting

Inhoud. Inleiding 2. Materiaal & Methode 3. Resultaten 5. Theoretisch Kader 6. Discussie 7. Bronnen 9. Appendix Onderzoeksvraag 2

PRACTICUM TOETS Donderdag, 25 juli 2002

EXAMEN VOORBEREIDEND WETENSCHAPPELIJK ONDERWIJS IN 1975 (GYMNASIUM EN ATHENEUM) Vrijdag 22 augustus, uur NATUURKUNDE

In de figuur hieronder zie je een Elektromagnetische golf: een golf die bestaat uit elektrische en magnetische trillingen.(zie figuur).

We kunnen nu met deze kabel de spanning meten door de kabel parallel te schakelen op bv het LEGO zonnepaneel, de LEGO condensator of de LEGO motor.

Het geheim van de vierkants weerstand.

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2016 TOETS APRIL :15 12:15 uur

Elektrische huisinstallatie

Repetitie magnetisme voor 3HAVO (opgavenblad met waar/niet waar vragen)

Geluidsnelheid. 1 Inleiding. VWO Bovenbouwpracticum Natuurkunde Practicumhandleiding

b. Bereken de vervangingsweerstand RV. c. Bereken de stroomsterkte door de apparaten.

Spanning en sensatie!!! Wat een weerstand!! Elektriciteit. 3HV H3 elektriciteit les.notebook February 13, Elektriciteit 3HV

Leerstof: Hoofdstukken 1, 2, 4, 9 en 10. Hulpmiddelen: Niet grafische rekenmachine, binas 6 de druk. Let op dat je alle vragen beantwoordt.

- KLAS 5. c) Bereken de snelheid waarmee een elektron vrijkomt als het groene licht op de Rbkathode

Benodigdheden Gloeilampje, spoel, condensator, signaalgenerator die een sinusvormige wisselspanning levert, aansluitdraden, LCR-meter

Practicum complexe stromen

M V. Inleiding opdrachten. Opgave 1. Meetinstrumenten en grootheden. Vul het schema in. stopwatch. liniaal. thermometer. spanning.

1 Elektriciteit Oriëntatie 1.1 Elektrische begrippen Elektrische stroomkring

Practicumtoets natuurkunde De Boksbal 5-havo deel 1 duur: 25 minuten

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Eindtoets Experimentele Fysica 1 (3A1X1) - Deel november 2016 van 14:30 16:30 uur

Deel 1: Elektrische arbeid en stroomsterkte

Het tweespletenexperiment EN DE RELATIE TUSSEN HET INTERFERENTIEPATROON EN DE BREEDTE VAN DE SPLEET

Examen HAVO. natuurkunde (pilot) tijdvak 1 woensdag 30 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Statistiek en Data Analyse Opgavenserie 3: Lineaire regressie

b. Bereken de vervangingsweerstand RV. c. Bereken de stroomsterkte door de apparaten.

Over Betuwe College Oefeningen H3 Elektriciteit deel 4

Deel 1: Metingen Bouw achtereenvolgens de onderstaande schakelingen en meet de klemspanning en de stroomsterkte. VOORKOM STEEDS KORTSLUITING!!

4,1. Samenvatting door L. 836 woorden 21 november keer beoordeeld. Natuurkunde. Natuurkunde samenvattingen Havo 4 periode 2.

Van Dijk Educatie Parallelschakeling 2063NGQ0571. Kenteq Leermiddelen. copyright Kenteq

Exact Periode 5 Niveau 3. Dictaat Licht

natuurkunde vwo 2017-II

3.4.3 Plaatsing van de meters in een stroomkring

2.1 Wat is licht? 2.2 Fotonen

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen OGO Fysisch Experimenteren voor minor AP (3MN10) en Tentamen Inleiding Experimentele Fysica (3NA10)

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2014 TOETS APRIL uur

Natuur- en scheikunde 1, elektriciteit, uitwerkingen. Spanning, stroomsterkte, weerstand, vermogen, energie

Proef Natuurkunde Massa en zwaartekracht; veerconstante

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2012 TOETS APRIL uur

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2017 TOETS APRIL :00 12:45 uur

Trea Winter van Faassen

12 Elektrische schakelingen

1. 1 Wat is een trilling?

Eindexamen havo natuurkunde pilot I

Exact Periode 5. Dictaat Licht

a tegen 1/(1+0,2*(R/r)^2)

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2013 theorietoets deel 1

methode 2: Voor de vervangingsweerstand van de twee parallel geschakelde lampen geldt:

Proefopstelling Tekening van je opstelling en beschrijving van de uitvoering van de proef.

STROOMSENSOR BT21i Gebruikershandleiding

Voorbereidend Wetenschappelijk Onderwijs Tijdvak 1 Vrijdag 27 mei totale examentijd 3 uur

Proef Natuurkunde Vallen en zwaartekracht

Lessen in Elektriciteit

NATUURKUNDE PROEFWERK

Docentenhandleiding omvallend melkpak:

6,9. Samenvatting door een scholier 833 woorden 13 december keer beoordeeld. Natuurkunde 1.1

Elektriciteit, wat is dat eigenlijk?

Hfd 3 Stroomkringen. Isolator heeft geen vrije elektronen. Molecuul. Geleider heeft wel vrije elektronen. Molecuul.

Transcriptie:

De torsieslinger Nodig: Proefopstelling, stopwatch, meetlint, massabalans, dubbelzijdig tape, statief, schroevendraaier en gewichtjes Inleiding Een dunne metaaldraad zit boven vast ingeklemd. Onder aan de draad hangt een ijzeren staafje met daaraan twee gewichten. Dit staafje hangt hoog genoeg om de gewichtjes vrij te laten roteren op verschillende afstanden r van het midden. Verder is de draad aan de onderkant vrij draaibaar vastgelegd in een stukje materiaal. De gewichten met massa m zijn te verplaatsen en zitten op een afstand r van het midden. Het staafje zit op een afstand l van de bovenkant van de draad. Door het staafje iets te draaien en dan los te laten, gaat het geheel een trilling uitvoeren. De snelheid waarmee dat gebeurt, hangt onder meer af van het materiaal en de dimensies van het draaiende deel l van de draad. Voor een bepaalde lengte draad kun je spreken over een torsieconstante k, te vergelijken met een veerconstante van een bepaalde veer. De torsieconstante van één meter draad noemen we. Voor de torsieslinger geldt: T 2 J met T de trillingstijd, k de torsieconstante en J het traagheidsmoment.. k Het staafje heeft een traagheidsmoment J 0 en met de twee gewichten erbij komt het totale traagheidsmoment daarmee op 2 Jr () J0 2mr. 1 2 Met J0 md met d de lengte van het staafje. De 12 massa van het staafje m = 10,0 g. Vooraf: Bereken J 0 Opdracht 1: Onderzoek (bij één waarde van l) of inderdaad de afhankelijkheid van r in de formule J(r) geldt en bepaal k bij die waarde van l. Opdracht 2: We vermoeden dat k. l 1 Onderzoek of inderdaad k en bepaal. l

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2009 practicum toets

De constante van Planck Inleiding De stroom spanning karakteristiek van een diode laat zien dat er een drempelspanning is waarbij de diode in de voorwaartse richting gaat geleiden. Bij spanningen hoger dan deze drempelspanning is de diode een zeer goede geleider. Bij silicium diodes ligt deze drempelspanning tussen de 0,6 en 0,7 Volt. Een LED (Light Emitting Diode) heeft eenzelfde karakteristiek. Bij voldoende hoge spanning (hoger dan de drempelspanning), maken de elektronen een overgang van de zgn. valentieband naar de geleidingsband. Als het elektron weer terugvalt van de geleidingsband naar de valentieband, zal het een enkel foton uitzenden. Dit foton heeft een energie die gelijk is aan het energieverschil tussen de geleidingsband en de valentieband. In de twee figuren hieronder is het proces nogmaals weer gegeven. In werkelijkheid is het proces ingewikkelder maar voor dit experiment volstaat dit model. Het energieverschil tussen de valentieband en de geleidingsband in een LED (E gap ) is dus gerelateerd aan de drempelspanning van een LED (U drempel ): (1) Als het elektron weer terugvalt van de geleidingsband naar de valentieband zal het dus een foton uitzenden met een energie: (2) De drempelspanning van een LED kan dus in verband gebracht worden met het energieverschil tussen de valentieband en de geleidingsband en dus met de kleur van het licht dat afkomstig is van de LED. Materialen Tot je beschikking heb je: Batterijhouder met 3 AA batterijen. Een tralie in een diaraampje. De tralieconstante is onbekend. Een laser met een golflengte van 532 nm. Een condensator van 0,47 F (5,5 V). 4 verschillende LED s (rood, geel, groen en blauw). De stroomsterkte door een LED mag nooit >30 ma zijn.

Een weerstand van 180 Ω. Een meetlint. Meerdere snoertjes met krokodillenbekjes. Een spanningssensor die via een meetinterface aan de computer is verbonden. Een meetprogramma (Data Studio) kan de spanning als functie van de tijd meten. Een optische bank met verschillende ruiters en houders. Opdrachten De totale practicum toets is in een vijftal onderdelen te splitsen: 1. Bepaal de tralieconstante van de tralie in het diaraampje. Geef duidelijk aan wat je hebt gemeten en welke theorie je hebt gebruikt. Geef je antwoord ook in het aantal lijnen per mm. 2. Bepaal voor elke LED de drempelspanning. Gebruik hiervoor de methode die hier onder beschreven staat. 3. Bepaal voor elke LED de golflengte van het uitgezonden licht. Geef duidelijk aan wat voor metingen je hebt gedaan en welke theorie je hebt gebruikt. 4. Bepaal m.b.v. de resultaten van de tweede en derde opdracht de constante van Planck. 5. Verwerk de opdrachten in een kort verslag. Experimentele opstelling(en) Voor de eerste opdracht heb je enkel de laser, de tralie, de optische bank en de liniaal nodig. Zorg er bij de opstelling voor dat je altijd de laser zodanig opstelt dat de laserstraal niet op andere leerlingen gericht wordt. Voor het bepalen van de drempelspanning van een LED in de tweede opdracht zou je simpelweg kunnen kijken wanneer de LED begint te branden. Deze methode is niet erg nauwkeurig en onbetrouwbaar. Ook zou van de LED een stroom spanning karakteristiek gemaakt kunnen worden maar het is moeilijk om goede metingen te doen in het gebied rondom de drempelspanning. Een oplossing daarvoor is de volgende. We laten een condensator ontladen via een LED en een weerstand en meten via de computer de spanning over de condensator. Zie de figuur hiernaast. Naarmate de ontlaadstroom kleiner wordt zal ook de spanning over weerstand kleiner worden. Als de stroomsterkte naar nul convergeert zal de spanning over de weerstand ook naar nul convergeren. De spanning over de condensator is dan gelijk aan de spanning over de LED: de drempelspanning. De spanning als functie van de tijd is dus te schrijven als: 0 / De spanning als functie van de tijd wordt gemeten met het programma Data Studio. In het bestand (Activity) drempel.ds zijn enkele voorinstellingen gemaakt: het meten na op Start

gedrukt te hebben, begint pas als de meetwaarden naar beneden gaan en onder de 4,3 Volt komen. Verder stopt de meting automatisch na 300 seconden. Na de meting kun je in het grafiekvenster op de meetserie een Fit kiezen. Kies hiervoor de Natural Exponent Fit. Deze heeft de vorm: De door de computer gevonden waarden voor de constanten zijn af te lezen in het grafiekvenster. Voor elke meetserie (4 in totaal) laad je de condensator eerst direct op zonder weerstand met de batterijhouder. Pas hierbij op voor de polariteit van de condensator. Maak vervolgens de ontlaadschakeling. Vergeet daarbij niet de spanningssensor over de condensator aan te sluiten. Voor de derde opdracht maak je gebruik van de liniaal waarin halverwege de LED geplaatst kan worden. De LED kun je laten branden door deze in serie met de weerstand van 180 Ω aan te sluiten op de batterijhouder. Met behulp van de tralie kun je nu op de liniaal een interferentiepatroon waarnemen en opmeten. Bronnen Geoff Auty, The mysterious blue diode: linking quantum and wave effects raises an anomalous result. School Science Review, March 2006, 87 (320). Feng Zhou, Computer Based Experiment for Determining Planck s Constant Using LEDsThe Physics Teacher, Vol. 46, October 2008. Project Moderne Natuurkunde. Werkblad 2.1: Constante van Planck met LED s. LED s: Vishay High Intensity LED, ø 5 mm Untinted Non Diffused TLH.51.. series. Condensator: Cooper Bussmann Powerstor 0.47 F (PB 5R0V474 R) Tralie: En Vision Diffraction Grating #10011 Laser: groene laserpointer golflengte 532 nm.