Pomůcky
- Termokamera
- Tuha do mikrotužky (průměr 0,5 mm, délka 6 cm)
- Frekvenční generátor umožňující frekvence 0,2 Hz a menší
Autor
Petr Kácovský
Matematicko-fyzikální fakulta UK
Postup
Připojíme tuhu k frekvenčnímu generátoru na střídavé napětí o frekvenci např. 0,1 Hz a efektivní hodnotě cca 2 V. Vzhledem k odporu tuhy není třeba předřazovat do obvodu rezistor. Sledujeme teplotní změny na povrchu tuhy termokamerou.
Vysvětlení
Podobně jako v předcházejícím experimentu odpovídá měřená teplota výkonu na odporovém prvku – tím je zde místo rezistoru právě tuha. Ve střídavém obvodu dosahují napětí i proud na tuze současně maxima, minima i nulové hodnoty – v prvních dvou případech je výkon na tuze maximální, v posledním případě minimální (nulový).
Tuha má díky své malé hmotnosti velmi malou tepelnou kapacitu, snadno tedy mění svoji teplotu, rychle se ohřívá a rychle i chladne. Můžeme tedy pozorovat, že ve chvílích, kdy je výkon na tuze největší, dosahuje její povrch maximální teploty; naopak, je-li výkon blízký nule, tuha chladne (abychom byli zcela přesní, časový průběh výkonu o málo předchází vývoji teploty); tyto teplotní změny se periodicky opakují.
Zdroje
Detailněji jsou zkušenosti s experimentem popsány v článku zméněném níže, odkud byl převzat i obrázek, který schematicky zachycuje výsledek experimentu.
KÁCOVSKÝ, Petr. Electric Circuits as Seen by Thermal Imaging Cameras, The Physics Teacher. 2019. Vol. 57, Issue 9, 597–599..
Pokus je součástí Sborníku konferece LabIR Edu 2023
Tento pokus je zahrnut ve sborníku příspěvků ze 2. ročníku konference LabIR Edu, která se odehrála 14. – 15. 4. 2023 ve středočeské Nesuchyni. Publikace předsttavuje celkem 24 aktivit napříč STEM předměty.