Во оваа лекција ќе спроведеме лабораториска работа бр. 4 „Проучување на феноменот на електромагнетна индукција“. Целта на овој час ќе биде проучување на феноменот на електромагнетна индукција. Користејќи ја потребната опрема, ќе спроведеме лабораториска работа, на крајот од која ќе научиме како правилно да го проучуваме и утврдиме овој феномен.

Цел - проучување феномени на електромагнетна индукција.

Опрема:

1. Милиамметар.

2. Магнет.

3. Ролна-кожа.

4. Тековен извор.

5. Реостат.

6. Клуч.

7. Калем од електромагнет.

8. Поврзувачки жици.

Ориз. 1. Експериментална опрема

Да ја започнеме лабораториската работа со склопување на поставката. За да го склопиме колото што ќе го користиме во лабораториски работи, ќе поврземе калем на милиамметар и ќе користиме магнет, кој ќе го приближиме или подалеку од серпентина. Во исто време, мора да запомниме што ќе се случи кога ќе се појави индуцираната струја.

Ориз. 2. Експеримент 1

Размислете како да го објасните феноменот што го набљудуваме. Како магнетниот тек влијае на она што го гледаме, особено на потеклото електрична струја. За да го направите ова, погледнете ја потпорната фигура.

Ориз. 3. Линии на магнетно поле на постојан магнет со лента

Забележете дека линиите на магнетна индукција го напуштаат северниот пол и влегуваат во јужниот пол. Покрај тоа, бројот на овие линии и нивната густина се различни во различни делови на магнетот. Ве молиме имајте предвид дека насоката на магнетното поле исто така се менува од точка до точка. Затоа можеме да кажеме дека промената магнетен текводи до фактот дека електричната струја се појавува во затворен проводник, но само кога магнетот се движи, затоа се менува магнетниот флукс што продира во областа ограничена со вртењата на оваа серпентина.

Следната фаза од нашето проучување на електромагнетната индукција е поврзана со определувањето насока на индукциската струја. Можеме да ја процениме насоката на индукциската струја според насоката во која отстапува милиамметарската игла. Ајде да користиме магнет во облик на лак и да видиме дека кога магнетот ќе се приближи, стрелката ќе отстапи во една насока. Ако магнетот сега се помести во друга насока, стрелката ќе се отклони во другата насока. Како резултат на експериментот, можеме да кажеме дека насоката на движењето на магнетот ја одредува и насоката на индукциската струја. Исто така, да забележиме дека насоката на индукциската струја зависи и од полот на магнетот.

Ве молиме имајте предвид дека големината на индукциската струја зависи од брзината на движење на магнетот, а во исто време и од брзината на промена на магнетниот тек.

Вториот дел од нашата лабораториска работа ќе биде поврзан со уште еден експеримент. Да го погледнеме дизајнот на овој експеримент и да разговараме што ќе правиме сега.

Ориз. 4. Експеримент 2

Во второто коло, во принцип, ништо не се променило во однос на мерењето на индукциската струја. Истиот милиамметар е прикачен на калем од серпентина. Сè останува како што беше во првиот случај. Но, сега ќе добиеме промена на магнетниот флукс не поради движењето на постојан магнет, туку поради промена на тековната јачина во вториот калем.

Во првиот дел ќе го истражиме присуството индуцирана струјапри затворање и отворање на колото. Значи, првиот дел од експериментот: го затвораме клучот. Ве молиме имајте предвид дека струјата се зголемува во колото, стрелката отстапи во една насока, но имајте предвид дека сега клучот е затворен, а милиамметарот не покажува никаква електрична струја. Факт е дека нема промена во магнетниот тек, веќе разговаравме за ова. Ако сега го отворите клучот, милиамметарот ќе покаже дека насоката на струјата е променета.

Во вториот експеримент ќе следиме како индуцирана струјакога се менува електричната струја во второто коло.

Следниот дел од експериментот ќе биде да се набљудува како ќе се промени индукциската струја ако големината на струјата во колото се промени со помош на реостат. Знаете дека ако се промениме електричен отпорво колото, тогаш, следејќи го законот на Ом, електричната струја исто така ќе се промени. Како што се менува електричната струја, магнетното поле ќе се промени. Во моментот кога се движи лизгачкиот контакт на реостатот, магнетното поле се менува, што доведува до појава на индукциона струја.

За да ја завршиме лабораторијата, треба да погледнеме како се создава индуцирана електрична струја во генератор на електрична струја.

Ориз. 5. Генератор на електрична струја

Нејзиниот главен дел е магнет, а внатре во овие магнети има калем со одреден број на вртења на рани. Ако сега го ротирате тркалото на овој генератор, ќе се индуцира индуктивна електрична струја во намотката на серпентина. Експериментот покажува дека зголемувањето на бројот на вртежи води до фактот дека сијалицата почнува да гори посветло.

Список на дополнителна литература:

Аксенович Л.А. Физика во средно училиште: Теорија. Задачи. Тестови: Учебник. додаток за установи кои обезбедуваат општо образование. животна средина, образование / Л.А. Аксенович, Н.Н. Ракина, К.С. Фарино; Ед. К.С. Фарино. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 347-348. Мјакишев Г.Ја. Физика: Електродинамика. 10-11 одделение. Упатство за длабинска студијафизика / Г.Ја. Мјакишев, А.3. Сињаков, В.А. Слободков. - М.: Бустард, 2005. - 476 стр. Пуришева Н.С. Физика. 9-то одделение. Учебник. / Пуришева Н.С., Важеевскаја Н.Е., Чаругин В.М. второ издание, стереотип. - М.: Бустард, 2007 година.

• " onclick="window.open(this.href,"win2","status=no,toolbar=no,scrollbars=yes,titlebar=не,menubar=no,resizable=yes,width=640,height=480,директориуми =не,локација=не"); врати лажно;" > Печати
• Е-пошта

Лабораториска работа № 9

Проучување на феноменот на електромагнетна индукција

Цел на работата: проучи ги условите за појава на индуцирана струја, индуцирана емф.

Опрема: калем, два магнети со ленти, милиамметар.

Теорија

Меѓусебната врска помеѓу електричното и магнетното поле беше воспоставена од извонредниот англиски физичар М. Фарадеј во 1831 година. Тој го откри феноменот електромагнетна индукција.

Бројни експерименти на Фарадеј покажуваат дека со помош на магнетно поле е можно да се произведе електрична струја во проводникот.

Феноменот на електромагнетна индукцијасе состои во појава на електрична струја во затворена јамкакога се менува магнетниот тек кој минува низ колото.

Струјата што произлегува од феноменот на електромагнетна индукција се нарекува индукција.

Во електричното коло (слика 1), се јавува индуцирана струја ако има движење на магнетот во однос на серпентина, или обратно. Насоката на индукциската струја зависи и од насоката на движење на магнетот и од локацијата на неговите полови. Нема индуцирана струја ако нема релативно движење на серпентина и магнет.

Слика 1.

Поточно кажано, кога едно коло се движи во магнетно поле, не се создава одредена струја, туку одредена д. д.с.

Слика 2.

Фарадеј експериментално го утврди тоа кога магнетниот флукс се менува во спроводното коло, се јавува индуциран emf E ind, еднаква на брзинатапромени во магнетниот тек низ површина ограничена со контура земена со знак минус:

Оваа формула изразува Законот на Фарадеј:д. д.с. индукцијата е еднаква на брзината на промена на магнетниот тек низ површината ограничена со контурата.

Знакот минус во формулата се одразува Правилото на Ленц.

Во 1833 година Ленц емпирискиго докажа соопштението повикано Правилото на Ленц: индукциската струја што се возбудува во затворена јамка кога се менува магнетниот тек е секогаш насочена на таков начин што магнетното поле што го создава ја спречува промената на магнетниот тек што предизвикува индуцирана струја.

Со зголемување на магнетниот текФ>0, и ε инд< 0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его маг­нитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

Кога магнетниот тек се намалуваФ<0, а ε инд >0, т.е. магнетното поле на индуцираната струја го зголемува магнетниот тек кој се намалува низ колото.

Правилото на Ленцима длабоко физичко значење – го изразува законот за зачувување на енергијата: ако магнетното поле низ колото се зголемува, тогаш струјата во колото е насочена на тој начин што нејзиното магнетно поле е насочено кон надворешното, а ако надворешното магнетно поле низ колото се намали, тогаш струјата е насочена во на тој начин што неговото магнетно поле го поддржува ова магнетно поле кое се намалува.

Индуцираниот EMF зависи од различни причини. Ако еднаш турнете силен магнет во серпентина, а друг пат слаб, тогаш отчитувањата на уредот во првиот случај ќе бидат повисоки. Тие исто така ќе бидат повисоки кога магнетот брзо се движи. Во секој од експериментите спроведени во оваа работа, насоката на индукциската струја се одредува според правилото на Ленц. Постапката за одредување на насоката на индукциската струја е прикажана на слика 2.

На сликата, линиите на магнетното поле на постојан магнет и линиите на магнетното поле на индуцираната струја се означени со сина боја. Линиите на магнетното поле секогаш се насочени од N до S - од северниот пол до јужниот пол на магнетот.

Според правилото на Ленц, индуцираната електрична струја во проводникот, која се појавува кога магнетниот тек се менува, е насочена на таков начин што неговото магнетно поле се спротивставува на промената на магнетниот тек. Затоа, во серпентина насоката на линиите на магнетното поле е спротивна на силните линии на постојаниот магнет, бидејќи магнетот се движи кон серпентина. Насоката на струјата ја наоѓаме користејќи го правилото за газење: ако жицата (со конец од десната страна) се навртува така што движење напредсе совпаѓа со насоката на индукционите линии во серпентина, тогаш насоката на вртење на рачката на гимлетот се совпаѓа со насоката на индукциската струја.

Затоа, струјата низ милиамметарот тече од лево кон десно, како што е прикажано на слика 1 со црвената стрелка. Во случај кога магнетот се оддалечува од серпентина, линиите на магнетното поле на индуцираната струја ќе се совпаднат во насока со далноводипостојан магнет, а струјата ќе тече од десно кон лево.

Работен напредок.

Подгответе табела за извештајот и пополнете ја додека спроведувате експерименти.

	Дејства со магнет и калем	Индикации милиамперметар,	Насоки на отклонување на иглата на милиамперметарот (десно, лево или не се поклонува)	Насока на индукциската струја (според правилото на Ленц)
	Брзо вметнете го магнетот во серпентина со северниот пол
	Оставете го магнетот во серпентина неподвижен по искуство 1
	Брзо извадете го магнетот од серпентина
	Брзо доближете ја серпентина до северниот пол на магнетот
	Оставете ја серпентина неподвижна по експериментот 4
	Брзо повлечете ја намотката од северниот пол на магнетот
	Полека вметнете го магнетот на северниот пол во серпентина.

Веќе знаете дека секогаш има магнетно поле околу електрична струја. Електричната струја и магнетното поле се неразделни едни од други.

Но, ако се каже дека електричната струја „создава“ магнетно поле, зарем нема спротивен феномен? Дали е можно да се „создаде“ електрична струја користејќи магнетно поле?

Таква задача во почетокот на XIXВ. Многу научници се обиделе да го решат. Тоа го стави пред себе и англискиот научник Мајкл Фарадеј. „Претворете го магнетизмот во електрична енергија“ - вака Фарадеј го напишал овој проблем во својот дневник во 1822 година. На научникот му биле потребни речиси 10 години напорна работа за да го реши.

Мајкл Фарадеј (1791-1867)
англиски физичар. Откриен феномен на електромагнетна индукција, дополнителни струи при затворање и отворање

За да разбереме како Фарадеј успеал да го „преобрази магнетизмот во електрична енергија“, ајде да извршиме некои од експериментите на Фарадеј користејќи модерни инструменти.

Слика 119, а покажува дека ако магнет се премести во калем затворен за галванометар, иглата на галванометарот се отклонува, што укажува на појава на индуктивна (индуцирана) струја во колото на серпентина. Индуцираната струја во проводникот е исто подредено движење на електроните како и струјата добиена од галванска ќелија или батерија. Името „индукција“ само ја означува причината за нејзиното појавување.

Ориз. 119. Појавата на индукциона струја кога магнет и калем се движат релативно еден на друг

Кога магнетот е отстранет од серпентина, повторно се забележува отстапување на иглата на галванометарот, но во спротивната страна, што укажува на појава на струја во серпентина од спротивна насока.

Штом ќе престане движењето на магнетот во однос на серпентина, струјата престанува. Следствено, струјата во колото на серпентина постои само додека магнетот се движи во однос на серпентина.

Искуството може да се смени. Ќе ставиме калем на стационарен магнет и ќе го отстраниме (слика 119, б). И повторно можете да откриете дека додека серпентина се движи во однос на магнетот, струјата повторно се појавува во колото.

Слика 120 ја прикажува серпентина А поврзана со струјното изворно коло. Овој калем се вметнува во друг калем C поврзан со галванометарот. Кога колото на серпентина А е затворено и отворено, во серпентина В се појавува индуцирана струја.

Ориз. 120. Појавата на индукциона струја при затворање и отворање на електрично коло

Може да предизвикате појава на индукциска струја во серпентина C со менување на јачината на струјата во серпентина А или со поместување на овие калеми меѓусебно.

Ајде да направиме уште еден експеримент. Ајде да поставиме рамна контура на проводник во магнетно поле, чии краеви ќе бидат поврзани со галванометар (Слика 121, а). Кога колото се ротира, галванометарот забележува појава на индукциона струја во него. Струја ќе се појави и ако магнет се ротира во близина на колото или внатре во него (слика 121, б).

Ориз. 121. Кога колото ротира во магнетно поле (магнет во однос на колото), промената на магнетниот тек доведува до појава на индуцирана струја

Во сите разгледани експерименти, индуцираната струја настана кога се смени магнетниот флукс што ја пробива областа покриена со проводникот.

Во случаите прикажани на сликите 119 и 120, магнетниот тек се променил поради промена на индукцијата на магнетното поле. Навистина, кога магнетот и серпентина се движеа релативно еден на друг (види Сл. 119), серпентина падна во областите на полето со поголема или помала магнетна индукција (бидејќи полето на магнетот е нерамномерно). Кога колото на серпентина А (види Сл. 120) беше затворено и отворено, индукцијата на магнетното поле создадено од оваа калем се промени поради промена на јачината на струјата во неа.

Кога жичаната јамка се ротира во магнетно поле (види Сл. 121, а) или магнет во однос на јамката (види Сл. 121, б"), магнетниот флукс се менува поради промена во ориентацијата на оваа релативна јамка до линиите на магнетна индукција.

Така,

• со секоја промена на магнетниот тек што продира во областа ограничена со затворен проводник, во овој проводник се јавува електрична струја, која постои во текот на целиот процес на менување на магнетниот тек

Ова е феноменот на електромагнетна индукција.

Откривањето на електромагнетната индукција е едно од највпечатливите научни достигнувањапрво половина на 19 векВ. Тоа предизвика појава и брз развој на електротехниката и радиотехниката.

Моќните генератори беа создадени врз основа на феноменот на електромагнетна индукција електрична енергија, во чиј развој учествуваа научници и техничари различни земји. Меѓу нив беа и нашите сонародници: Емилиус Христијанович Ленц, Борис Семенович Јакоби, Михаил Јосифович Доливо-Доброволски и други, кои дадоа голем придонес во развојот на електротехниката.

Прашања

1. Која беше целта на експериментите прикажани на сликите 119-121? Како беа спроведени?
2. Под кои услови во експериментите (види Сл. 119, 120) се појавила индуцирана струја во калем затворен за галванометар?
3. Каков е феноменот на електромагнетна индукција?
4. Која е важноста на откривањето на феноменот на електромагнетна индукција?

Вежба 36

1. Како да се создаде краткорочна индукциона струја во серпентина K 2 прикажана на слика 118?
2. Жичаниот прстен е поставен во еднообразно магнетно поле (слика 122). Стрелките прикажани до прстенот покажуваат дека во случаите a и b прстенот се движи праволиниски по линиите на индукција на магнетното поле, а во случаите c, d и e се ротира околу оската OO." Во кој од овие случаи може се јавува индуцирана струја во прстенот?

Цел на работата:експериментално проучување на феноменот на магнетна индукција, верификација на Ленцовото правило.
Теоретски дел: Феноменот на електромагнетна индукција се состои во појава на електрична струја во спроводно коло, кое или мирува во временски променливо магнетно поле или се движи во постојано магнетно поле на таков начин што бројот на линиите на магнетна индукција што продираат во промени на колото. Во нашиот случај, би било поразумно да се промени магнетното поле со текот на времето, бидејќи тоа е создадено од движечки (слободно) магнет. Според правилото на Ленц, индуцираната струја што се појавува во затворена јамка со своето магнетно поле ја неутрализира промената на магнетниот тек што ја предизвикува. Во овој случај, можеме да го набљудуваме ова со отклонување на милиамметарската игла.
Опрема:Милиамметар, напојување, намотки со јадра, магнет во облик на лак, прекинувач со копче, жици за поврзување, магнетна игла (компас), реостат.

Работен налог

I. Појаснување на условите за појава на индукциона струја.

1. Поврзете ја намотката со стегите на милиамметарот.
2. Набљудувајќи ги отчитувањата на милиамметарот, забележете дали настанала индуцирана струја ако:

* вметнете магнет во стационарна калем,
* извадете магнет од стационарна калем,
* ставете го магнетот во внатрешноста на серпентина, оставајќи го неподвижен.

3. Откријте како се менувал магнетниот тек F што минува низ серпентина во секој случај. Извлечете заклучок за состојбата под која се појавила индуцирана струја во серпентина.
II. Проучување на насоката на индукциската струја.

1. Насоката на струјата во серпентина може да се процени според насоката во која милиамметарската игла отстапува од нултата поделба.
Проверете дали насоката на индуцираната струја е иста ако:
* вметнете и извадете магнет со северниот пол во серпентина;
* Вметнете го магнетот во магнетниот калем со северниот и јужниот пол.
2. Откријте што се променило во секој случај. Извлечете заклучок за тоа од што зависи насоката на индукциската струја. III. Проучување на големината на индукциската струја.

1. Приближете го магнетот до неподвижната намотка полека и со поголема брзина, забележувајќи колку поделби (N 1, N 2) милиамметарската игла се отклонува.

2. Доближете го магнетот до серпентина со неговиот северен пол. Забележете колку поделби Н 1 Милиамметарската игла се отклонува.

Прикачете го северниот пол на магнетот со лента на северниот пол на магнетот во облик на лак. Откријте колку поделби Н 2, милиамметарската игла се отклонува кога два магнети се приближуваат истовремено.

3. Откријте како се менувал магнетниот тек во секој случај. Извлечете заклучок за тоа од што зависи големината на индукциската струја.

Одговорете на прашањата:

1. Магнет прво брзо, а потоа полека се турка во калем од бакарна жица. Дали е исто електричен полнеждали се пренесува преку пресекот на жицата на намотката?
2. Дали во гумениот прстен ќе се појави индукциона струја кога во него ќе се вметне магнет?

Студентот мора:

да може:ракува и користи физички инструменти во лабораториска работа; истражете го феноменот на електромагнетна индукција - определете што ја одредува големината и насоката на индукциската струја; користете ја потребната референтна литература;

знаеш:методи за мерење на моќта потрошена од електричен апарат; зависноста на моќта што ја троши сијалицата од напонот на неговите терминали; испитајте ја зависноста на отпорноста на проводникот од температурата.

Достапност на професијата

Опрема и алатки:милиамметар, серпентина, магнет во облик на лак, магнет со лента, извор на директна струја, две намотки со јадра, реостат, клуч, долга жица, жици за поврзување.

ливчиња:

Кратки теоретски материјали на тема лабораториска работа

Индукција струја во затворена јамка се јавува кога магнетниот тек се менува низ областа ограничена од јамката. Промената на магнетниот тек низ колото може да се направи на два начина: на различни начини:

1) промена на времето на магнетното поле во кое се наоѓа стационарното коло кога магнетот се турка во серпентина или кога се извлекува;

2) движењето на ова коло (или неговите делови) во постојано магнетно поле (на пример, кога се става калем на магнет).

Упатство за изведување лабораториски работи

Поврзете ја намотката со стегите на милиамметарот, а потоа ставете ја и исклучете ја северниот пол на магнетот во облик на лак со различни брзини (види слика) и за секој случај забележете ја максималната и минималната јачина на индуцираната струја и насоката на отклонување на стрелката на уредот.

Слика 9.1

1. Свртете го магнетот и полека турнете го јужниот пол на магнетот во серпентина и потоа извлечете го. Повторете го експериментот со поголема брзина. Обрнете внимание на тоа каде овој пат отстапи иглата од милиамметар.

2. Преклопете два магнети (лента и во облик на лак) со слични столбови и повторете го експериментот со со различни брзинидвижење на магнети во калем.

3. Поврзете долга жица, валана во неколку кривини, на стегите на милиамметарот наместо намотката. Додека ги лизгате намотките од жица на и исклучувате од столбот на магнетот во облик на лак, забележете ја максималната јачина на индуцираната струја. Споредете го со максималната јачина на индуцираната струја добиена во експериментите со ист магнет и калем и откријте ја зависноста на индуцираниот емф од должината (бројот на вртења) на проводникот.

4. Анализирајте ги вашите набљудувања и извлечете заклучоци во врска со причините од кои зависи големината на индукциската струја и нејзината насока.

5. Склопете го колото прикажано на слика 1. Калемите со вметнати јадра треба да се наоѓаат блиску една до друга и така што нивните оски се совпаѓаат.

6. Направете ги следните експерименти:

а) поставете го лизгачот на реостатот на позиција што одговара на минималниот отпор на реостатот. Затворете го колото со клучот додека ја набљудувате милиамметарската игла;

б) отворете го колото со клучот. Што се смени?

в) поставете го лизгачот на реостатот во средната положба. Повторете го експериментот;

г) поставете го лизгачот на реостатот на положбата што одговара на максималниот отпор на реостатот. Затворете го и отворете го колото со клучот.

7. Анализирајте ги вашите набљудувања и извлечете заклучоци.

Лабораториска работа бр.10

УРЕД И РАБОТА НА ТРАНСФОРМАТОРОТ

Студентот мора:

да може:одредување на односот на трансформација; користете ја потребната референтна литература;

знаеш:уред и принцип на работа на трансформаторот.

Достапност на професијата

Опрема и алатки:прилагодлив извор на наизменичен напон, склоплив лабораториски трансформатор, волтметри AC(или Авометар), клуч, жици за поврзување;

ливчиња:податоци методолошки препоракиза вршење на лабораториски работи.