Zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Praca laboratoryjna z fizyki: „Badanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej” Spis literatury dodatkowej

30.01.2022

W tej lekcji przeprowadzimy pracę laboratoryjną nr 4 „Badanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej”. Celem tej lekcji będzie zbadanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Za pomocą niezbędnego sprzętu przeprowadzimy prace laboratoryjne, pod koniec których nauczymy się prawidłowo badać i określać to zjawisko.

Celem jest nauka zjawiska indukcji elektromagnetycznej.

Ekwipunek:

1. Miliamperomierz.

2. Magnes.

3. Cewka.

4. Aktualne źródło.

5. Reostat.

6. Klucz.

7. Cewka z elektromagnesu.

8. Podłączanie przewodów.

Ryż. 1. Sprzęt eksperymentalny

Zacznijmy laboratorium od zebrania konfiguracji. Aby zmontować układ, którego użyjemy w laboratorium, przymocujemy cewkę do miliamperomierza i użyjemy magnesu, który będziemy przybliżać lub oddalać od cewki. Jednocześnie musimy pamiętać, co się stanie, gdy pojawi się prąd indukcyjny.

Ryż. 2. Eksperyment 1

Zastanów się, jak wytłumaczyć obserwowane przez nas zjawisko. Jak strumień magnetyczny wpływa na to, co widzimy, w szczególności na pochodzenie prądu elektrycznego. Aby to zrobić, spójrz na figurę pomocniczą.

Ryż. 3. Linie pola magnetycznego stałego magnesu sztabkowego

Należy pamiętać, że linie indukcji magnetycznej wychodzą z bieguna północnego, wchodzą do bieguna południowego. Jednocześnie liczba tych linii, ich gęstość jest różna w różnych częściach magnesu. Zauważ, że kierunek pola magnetycznego również zmienia się z punktu na punkt. Można więc powiedzieć, że zmiana strumienia magnetycznego prowadzi do tego, że w zamkniętym przewodniku powstaje prąd elektryczny, ale tylko wtedy, gdy magnes się porusza, dlatego zmienia się strumień magnetyczny przenikający obszar ograniczony zwojami tej cewki.

Kolejny etap naszych badań nad indukcją elektromagnetyczną związany jest z definicją kierunek prądu indukcyjnego. Możemy ocenić kierunek prądu indukcyjnego na podstawie kierunku, w którym odchyla się strzałka miliamperomierza. Użyjmy łukowatego magnesu, a zobaczymy, że gdy magnes się zbliży, strzałka zboczy w jednym kierunku. Jeśli teraz magnes zostanie przesunięty w innym kierunku, strzałka zboczy w przeciwnym kierunku. W wyniku eksperymentu możemy stwierdzić, że kierunek prądu indukcyjnego zależy również od kierunku ruchu magnesu. Zauważamy również, że kierunek prądu indukcyjnego zależy również od bieguna magnesu.

Należy pamiętać, że wielkość prądu indukcyjnego zależy od prędkości ruchu magnesu, a jednocześnie od szybkości zmiany strumienia magnetycznego.

Druga część naszej pracy laboratoryjnej będzie związana z kolejnym eksperymentem. Przyjrzyjmy się schematowi tego eksperymentu i omówmy, co teraz zrobimy.

Ryż. 4. Eksperyment 2

W drugim obwodzie w zasadzie nic się nie zmieniło w zakresie pomiaru prądu indukcyjnego. Ten sam milimetr dołączony do cewki. Wszystko pozostaje tak jak w pierwszym przypadku. Ale teraz otrzymamy zmianę strumienia magnetycznego nie z powodu ruchu magnesu trwałego, ale z powodu zmiany natężenia prądu w drugiej cewce.

W pierwszej części zbadamy obecność prąd indukcyjny podczas zamykania i otwierania obwodu. A więc pierwsza część eksperymentu: zamykamy klucz. Zwróć uwagę, prąd wzrasta w obwodzie, strzałka odchylona w jedną stronę, ale uważaj, teraz klucz jest zamknięty, a miliamperomierz nie pokazuje prądu elektrycznego. Faktem jest, że nie ma zmiany strumienia magnetycznego, już o tym rozmawialiśmy. Jeśli klucz jest teraz otwarty, miliamperomierz pokaże, że zmienił się kierunek prądu.

W drugim eksperymencie zobaczymy jak prąd indukcyjny kiedy zmienia się prąd elektryczny w drugim obwodzie.

Kolejną częścią eksperymentu będzie prześledzenie, jak zmieni się prąd indukcyjny, jeśli prąd w obwodzie zostanie zmieniony z powodu reostatu. Wiesz, że jeśli zmienimy opór elektryczny w obwodzie, to zgodnie z prawem Ohma zmieni się również nasz prąd elektryczny. Wraz ze zmianą prądu elektrycznego zmienia się pole magnetyczne. W momencie przesuwania styku ślizgowego reostatu zmienia się pole magnetyczne, co prowadzi do pojawienia się prądu indukcyjnego.

Na zakończenie laboratorium powinniśmy przyjrzeć się, jak w generatorze prądu elektrycznego powstaje indukcyjny prąd elektryczny.

Ryż. 5. Generator prądu elektrycznego

Jego główną częścią jest magnes, a wewnątrz tych magnesów znajduje się cewka z określoną liczbą zwojów. Jeśli teraz obrócimy koło tego generatora, w uzwojeniu cewki zostanie zaindukowany prąd indukcyjny. Z eksperymentu widać, że wzrost liczby obrotów prowadzi do tego, że żarówka zaczyna świecić jaśniej.

Lista dodatkowej literatury:

Aksenovich L. A. Fizyka w liceum: Teoria. Zadania. Testy: proc. dodatek dla instytucji świadczących usługi ogólne. środowiska, edukacja / L.A. Aksenovich, N.N. Rakina, K.S. Farino; Wyd. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - C. 347-348. Myakishev G.Ya. Fizyka: Elektrodynamika. 10-11 klas. Podręcznik do pogłębionego studiowania fizyki / G.Ya. Myakishev, A.3. Siniakow, W.A. Słobodskow. - M.: Drop, 2005. - 476 s. Puryszewa N.S. Fizyka. Stopień 9 Podręcznik. / Purysheva N.S., Vazheevskaya N.E., Charugin V.M. Wydanie drugie, stereotyp. - M.: Drop, 2007.

Cel pracy: Zbadanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej.
Wyposażenie: miliamperomierz, cewka cewki, magnes łukowy, źródło zasilania, cewka z rdzeniem żelaznym od elektromagnesu składanego, reostat, klucz, przewody połączeniowe, model generatora prądu elektrycznego (jeden na klasę).
Instrukcje do pracy:
1. Podłącz cewkę cewki do zacisków miliamperomierza.
2. Obserwując odczyty miliamperomierza, przyłóż jeden z biegunów magnesu do cewki, następnie zatrzymaj magnes na kilka sekund, a następnie ponownie zbliż go do cewki, wsuwając w nią (ryc. 196). Zanotuj, czy podczas ruchu magnesu względem cewki w cewce wystąpił prąd indukcyjny; podczas jego postoju.

Zanotuj, czy strumień magnetyczny Ф przenikający przez cewkę zmienił się podczas ruchu magnesu; podczas jego postoju.
4. Na podstawie swoich odpowiedzi na poprzednie pytanie wyciągnij i zapisz wniosek, w jakim stanie w cewce wystąpił prąd indukcyjny.
5. Dlaczego strumień magnetyczny penetrujący tę cewkę zmienił się, gdy magnes zbliżył się do cewki? (Aby odpowiedzieć na to pytanie, pamiętaj, po pierwsze, od jakich wielkości zależy strumień magnetyczny Ф, a po drugie, jest taki sam
czy moduł wektora indukcji B pola magnetycznego magnesu trwałego w pobliżu tego magnesu i z dala od niego.)
6. Kierunek prądu w cewce można ocenić na podstawie kierunku, w którym wskazówka miliamperomierza odbiega od zera.
Sprawdź, czy kierunek prądu indukcyjnego w cewce będzie taki sam, czy inny, gdy ten sam biegun magnesu będzie się zbliżał i oddalał od niego.

4. Zbliż biegun magnesu do cewki z taką prędkością, aby wskazówka miliamperomierza odchyliła się o nie więcej niż połowę wartości granicznej swojej skali.
Powtórz to samo doświadczenie, ale z większą prędkością magnesu niż w pierwszym przypadku.
Czy przy większej lub mniejszej prędkości ruchu magnesu względem cewki strumień magnetyczny Ф penetrujący tę cewkę zmieniał się szybciej?
Czy przy szybkiej lub powolnej zmianie strumienia magnetycznego przez cewkę siła prądu w cewce była większa?
Opierając się na swojej odpowiedzi na ostatnie pytanie, sporządź i zapisz wniosek, w jaki sposób moduł siły prądu indukcyjnego występującego w cewce zależy od szybkości zmiany strumienia magnetycznego Ф penetrującego tę cewkę.
5. Zmontuj zestaw do eksperymentu zgodnie z Rysunkiem 197.
6. Sprawdź, czy w cewce 1 występuje prąd indukcyjny w następujących przypadkach:
a) podczas zamykania i otwierania obwodu, w którym znajduje się cewka 2;
b) przy przepływie przez cewkę 2 prąd stały;
c) ze wzrostem i spadkiem natężenia prądu płynącego przez cewkę 2, przesuwając suwak reostatu w odpowiednią stronę.
10. W którym z przypadków wymienionych w paragrafie 9 zmienia się cewka 1 penetrująca strumień magnetyczny? Dlaczego się zmienia?
11. Zaobserwować występowanie prądu elektrycznego w modelu generatora (rys. 198). Wyjaśnij, dlaczego w ramie obracającej się w polu magnetycznym występuje prąd indukcyjny.
Ryż. 196

Pytania kontrolne

1. Co to jest pojemność elektryczna?

2. Zdefiniuj następujące pojęcia: prąd przemienny, amplituda, częstotliwość, częstotliwość cykliczna, okres, faza oscylacji

Laboratorium 11

Badanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej

Cel: zbadać zjawisko indukcji elektromagnetycznej .

Ekwipunek: miliamperomierz; cewka-cewka; magnes łukowy; źródło mocy; cewka z żelaznym rdzeniem ze składanego elektromagnesu; opornica; klucz; przewody łączące; model generatora prądu elektrycznego (jeden).

Postęp

1. Podłącz cewkę cewki do zacisków miliamperomierza.

2. Obserwując odczyty miliamperomierza, przyłóż jeden z biegunów magnesu do cewki, następnie zatrzymaj magnes na kilka sekund, a następnie ponownie zbliż go do cewki, wsuwając w nią (rys.). Zanotuj, czy podczas ruchu magnesu względem cewki w cewce wystąpił prąd indukcyjny; podczas jego postoju.

3. Zanotuj, czy strumień magnetyczny Ф przenikający przez cewkę zmienił się podczas ruchu magnesu; podczas jego postoju.

4. Na podstawie swoich odpowiedzi na poprzednie pytanie wyciągnij i zapisz wniosek, w jakim stanie w cewce wystąpił prąd indukcyjny.

5. Dlaczego strumień magnetyczny penetrujący tę cewkę zmienił się, gdy magnes zbliżył się do cewki? (Aby odpowiedzieć na to pytanie, pamiętaj, po pierwsze, od jakich wielkości zależy strumień magnetyczny Ф, a po drugie, od modułu wektora indukcyjnego B pola magnetycznego magnesu trwałego w pobliżu tego magnesu i z dala od niego.)

6. Kierunek prądu w cewce można ocenić na podstawie kierunku, w którym wskazówka miliamperomierza odbiega od zera.
Sprawdź, czy kierunek prądu indukcyjnego w cewce będzie taki sam, czy inny, gdy ten sam biegun magnesu będzie się zbliżał i oddalał od niego.

7. Zbliż biegun magnesu do cewki z taką prędkością, aby wskazówka miliamperomierza odchyliła się o nie więcej niż połowę wartości granicznej swojej skali.

Powtórz to samo doświadczenie, ale z większą prędkością magnesu niż w pierwszym przypadku.

Czy przy większej lub mniejszej prędkości ruchu magnesu względem cewki strumień magnetyczny Ф penetrujący tę cewkę zmieniał się szybciej?

Czy przy szybkiej lub powolnej zmianie strumienia magnetycznego przez cewkę pojawił się w niej większy prąd?

Opierając się na swojej odpowiedzi na ostatnie pytanie, sporządź i zapisz wniosek, w jaki sposób moduł siły prądu indukcyjnego występującego w cewce zależy od szybkości zmiany strumienia magnetycznego Ф penetrującego tę cewkę.

8. Zmontuj instalację do eksperymentu zgodnie z rysunkiem.

9. Sprawdź, czy w cewce 1 występuje prąd indukcyjny w następujących przypadkach:

a. podczas zamykania i otwierania obwodu, który obejmuje cewkę 2;

b. podczas przepływu przez cewkę 2 prąd stały;

C. ze wzrostem i spadkiem natężenia prądu płynącego przez cewkę 2, przesuwając suwak reostatu w odpowiednim kierunku.

10. W którym z przypadków wymienionych w paragrafie 9 zmienia się strumień magnetyczny przenikający cewkę? Dlaczego się zmienia?

11. Zaobserwować występowanie prądu elektrycznego w modelu generatora (rys.). Wyjaśnij, dlaczego w ramie obracającej się w polu magnetycznym występuje prąd indukcyjny.

Pytania kontrolne

1. Sformułuj prawo indukcji elektromagnetycznej.

2. Przez kogo i kiedy sformułowano prawo indukcji elektromagnetycznej?

Laboratorium 12

Indukcyjność cewki pomiarowej

Cel: Nauka podstawowych praw obwodów elektrycznych prądu przemiennego oraz znajomość najprostszych sposobów pomiaru indukcyjności i pojemności.

Krótka teoria

Pod wpływem zmiennej siły elektromotorycznej (EMF) w obwodzie elektrycznym powstaje w nim prąd przemienny.

Prąd przemienny to prąd, który zmienia kierunek i wielkość. W niniejszej pracy rozważany jest tylko taki prąd przemienny, którego wartość zmienia się okresowo zgodnie z prawem sinusoidalnym.

Uwzględnienie prądu sinusoidalnego wynika z faktu, że wszystkie duże elektrownie wytwarzają prądy przemienne, które są bardzo zbliżone do prądów sinusoidalnych.

Prąd przemienny w metalach to ruch swobodnych elektronów w jednym kierunku lub w przeciwnym kierunku. W przypadku prądu sinusoidalnego charakter tego ruchu pokrywa się z oscylacjami harmonicznymi. Tak więc sinusoidalny prąd przemienny ma okres T- czas jednej pełnej oscylacji i częstotliwość v liczba pełnych oscylacji na jednostkę czasu. Istnieje związek między tymi wielkościami

Obwód prądu przemiennego, w przeciwieństwie do obwodu prądu stałego, umożliwia włączenie kondensatora.

https://pandia.ru/text/80/343/images/image073.gif" alt="(!JĘZYK:http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/Image443 .gif" width="89" height="24">,!}

nazywa pełny opór lub impedancja więzy. Dlatego wyrażenie (8) nazywa się prawem Ohma dla prądu przemiennego.

W tej pracy aktywny opór r cewka jest określana za pomocą prawa Ohma dla odcinka obwodu prądu stałego.

Rozważmy dwa szczególne przypadki.

1. W obwodzie nie ma kondensatora. Oznacza to, że kondensator jest wyłączony, a zamiast tego obwód jest zamknięty przewodem, na którym spadek potencjału wynosi praktycznie zero, czyli wartość U w równaniu (2) to zero..gif" alt="(!LANG:http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/Image474.gif" width="54" height="18">.!}

2. W obwodzie nie ma cewki: W związku z tym .

Ponieważ odpowiednio ze wzorów (6), (7) i (14) mamy

Nauczyciel fizyki Gimnazjum GBOU nr 58 miasta Sewastopola Safronenko N.I.

Temat lekcji: Eksperymenty Faradaya. Indukcja elektromagnetyczna.

Praca laboratoryjna „Badanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej”

Cele Lekcji : Znajomość/rozumienie: definicja zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Umieć opisać i wyjaśnić indukcję elektromagnetyczną,umieć obserwować zjawiska przyrodnicze, posługiwać się prostymi przyrządami pomiarowymi do badania zjawisk fizycznych.

- opracowanie: rozwijać logiczne myślenie, zainteresowanie poznawcze, obserwację.

- edukacyjny: Buduj zaufanie do możliwości poznania natury,potrzebowaćrozsądne wykorzystanie zdobyczy nauki dla dalszego rozwoju społeczeństwa ludzkiego, szacunek dla twórców nauki i techniki.

Ekwipunek: Indukcja elektromagnetyczna: cewka galwanometru, magnes, cewka rdzenia, źródło prądu, reostat, cewka rdzenia AC, pierścień stały i szczelinowy, cewka żarówki. Film o M. Faraday.

Rodzaj lekcji: lekcja łączona

Metoda lekcji: częściowo wyjaśniające, wyjaśniające i ilustracyjne

Praca domowa:

§21(s.90-93), ustnie odpowiadaj na pytania s.90, test 11 s.108

Praca laboratoryjna

Badanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej

Cel: rozwiązać

1) w jakich warunkach w obwodzie zamkniętym (cewce) występuje prąd indukcyjny;

2) co określa kierunek prądu indukcyjnego;

3) co decyduje o sile prądu indukcyjnego.

Ekwipunek : miliamperomierz, cewka, magnes

Podczas zajęć.

Podłącz końce cewki do zacisków miliamperomierza.

1. Dowiedzieć się, co prąd elektryczny (indukcyjny) w cewce występuje, gdy zmienia się pole magnetyczne wewnątrz cewki. Zmiany pola magnetycznego wewnątrz cewki mogą być indukowane przez wpychanie magnesu do lub z cewki.

a) Włóż magnes z biegunem południowym do cewki, a następnie go wyjmij.

b) Włóż magnes z biegunem północnym do cewki, a następnie go wyjmij.

Kiedy magnes się poruszył, czy w cewce pojawił się prąd (indukcyjny)? (Czy podczas zmiany pola magnetycznego wewnątrz cewki pojawił się prąd indukcyjny?)

2. Dowiedzieć się, co kierunek prądu indukcyjnego zależy od kierunku ruchu magnesu względem cewki (magnes jest wkładany lub wyjmowany) oraz na którym biegunie magnes jest wkładany lub wyjmowany.

a) Włóż magnes z biegunem południowym do cewki, a następnie go wyjmij. Obserwuj, co dzieje się z igłą miliamperomierza w obu przypadkach.

b) Włóż magnes z biegunem północnym do cewki, a następnie go wyjmij. Obserwuj, co dzieje się z igłą miliamperomierza w obu przypadkach. Narysuj kierunki ugięcia igły milimetrowej:

bieguny magnetyczne

Do cewki

Z rolki

biegun południowy

biegun północny

3. Dowiedzieć się, co siła prądu indukcyjnego zależy od prędkości magnesu (szybkości zmiany pola magnetycznego w cewce).

Powoli włóż magnes do cewki. Obserwuj odczyty miliamperomierzy.

Szybko włóż magnes do cewki. Obserwuj odczyty miliamperomierzy.

Wniosek.

Podczas zajęć

Droga do wiedzy? Łatwo ją zrozumieć. Odpowiedź jest prosta: „Mylisz się i znowu się mylisz, ale za każdym razem coraz mniej. Wyrażam nadzieję, że dzisiejsza lekcja będzie o jedną mniej na tej ścieżce poznania. Nasza lekcja poświęcona jest zjawisku indukcji elektromagnetycznej, które odkrył angielski fizyk Michael Faraday 29 sierpnia 1831 roku. Rzadki przypadek, kiedy data nowego niezwykłego odkrycia jest tak dokładnie znana!

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej to zjawisko występowania prądu elektrycznego w zamkniętym przewodniku (cewce), gdy wewnątrz cewki zmienia się zewnętrzne pole magnetyczne. Prąd nazywa się indukcyjnym. Indukcja - wskazywanie, odbieranie.

Cel lekcji: zbadać zjawisko indukcji elektromagnetycznej, tj. w jakich warunkach prąd indukcyjny występuje w obwodzie zamkniętym (cewce), dowiedz się, co determinuje kierunek i wielkość prądu indukcyjnego.

Równolegle z badaniem materiału wykonasz pracę laboratoryjną.

Na początku XIX wieku (1820), po eksperymentach duńskiego naukowca Oersteda, stało się jasne, że prąd elektryczny wytwarza wokół siebie pole magnetyczne. Wróćmy do tego doświadczenia. (Student opowiada o doświadczeniach Oersteda ). Następnie pojawiło się pytanie, czy możliwe jest uzyskanie prądu za pomocą pola magnetycznego, tj. wykonaj odwrotną akcję. W pierwszej połowie XIX wieku naukowcy zajęli się właśnie takimi eksperymentami: zaczęli szukać możliwości wytworzenia prądu elektrycznego za pomocą pola magnetycznego. M. Faraday napisał w swoim dzienniku: „Zamień magnetyzm w elektryczność”. I szedł do celu przez prawie dziesięć lat. Znakomicie poradził sobie z zadaniem. Jako przypomnienie tego, o czym powinien cały czas myśleć, nosił w kieszeni magnes. Tą lekcją oddamy hołd wielkiemu naukowcowi.

Pomyśl o Michaelu Faradaya. Kim on jest? (Student opowiada o M. Faraday ).

Syn kowala, handlarz gazet, introligator, samouk, który samodzielnie studiował fizykę i chemię z książek, asystent laboratoryjny wybitnego chemika Devi i wreszcie naukowiec, wykonał świetną robotę, wykazał się pomysłowością, wytrwałością, wytrwałość, dopóki nie otrzymał prądu elektrycznego za pomocą pola magnetycznego.

Wybierzmy się w podróż do tych odległych czasów i odtwórzmy eksperymenty Faradaya. Faraday jest uważany za największego eksperymentatora w historii fizyki.

n S

1) 2)

Magnes został włożony do cewki. Kiedy magnes się poruszał, w cewce rejestrowany był prąd (indukcja). Pierwszy schemat był dość prosty. Po pierwsze, M. Faraday zastosował w swoich eksperymentach cewkę o dużej liczbie zwojów. Cewka była podłączona do przyrządu miliamperowego. Trzeba powiedzieć, że w tamtych odległych czasach brakowało dobrych przyrządów do pomiaru prądu elektrycznego. Dlatego zastosowali nietypowe rozwiązanie techniczne: wzięli igłę magnetyczną, umieścili obok niej przewodnik, przez który płynął prąd, a przepływ prądu oceniano na podstawie odchylenia igły magnetycznej. Ocenimy prąd na podstawie odczytów miliamperomierza.

Uczniowie odtwarzają doświadczenie, wykonują krok 1 w pracy laboratoryjnej. Zauważyliśmy, że igła miliamperomierza odbiega od swojej wartości zerowej, tj. pokazuje, że podczas ruchu magnesu w obwodzie pojawił się prąd. Gdy tylko magnes się zatrzyma, strzałka powraca do pozycji zerowej, tj. w obwodzie nie ma prądu elektrycznego. Prąd pojawia się, gdy zmienia się pole magnetyczne wewnątrz cewki.

Doszliśmy do tego, o czym rozmawialiśmy na początku lekcji: otrzymaliśmy prąd elektryczny za pomocą zmiennego pola magnetycznego. To pierwsza zasługa M. Faradaya.

Druga zasługa M. Faradaya - ustalił, od czego zależy kierunek prądu indukcyjnego. To też zainstalujemy.Studenci wypełniają pkt 2 w pracy laboratoryjnej. Przejdźmy do paragrafu 3 pracy laboratoryjnej. Przekonajmy się, że siła prądu indukcyjnego zależy od prędkości magnesu (szybkości zmiany pola magnetycznego w cewce).

Jakie wnioski wyciągnął M. Faraday?

Prąd elektryczny pojawia się w obwodzie zamkniętym, gdy zmienia się pole magnetyczne (jeśli pole magnetyczne istnieje, ale się nie zmienia, to nie ma prądu).

Kierunek prądu indukcyjnego zależy od kierunku ruchu magnesu i jego biegunów.

Siła prądu indukcyjnego jest proporcjonalna do szybkości zmian pola magnetycznego.

Drugi eksperyment M. Faradaya:

Wziąłem dwie cewki na wspólnym rdzeniu. Jeden podłączony do miliamperomierza, a drugi z kluczem do źródła prądu. Gdy tylko obwód został zamknięty, miliamperomierz pokazywał prąd indukcyjny. Otwarte też pokazały prąd. Gdy obwód jest zamknięty, tj. w obwodzie jest prąd, miliamperomierz nie pokazywał prądu. Pole magnetyczne istnieje, ale się nie zmienia.

Rozważ współczesną wersję eksperymentów M. Faradaya. Wprowadzamy i wyjmujemy elektromagnes, rdzeń w cewkę podłączoną do galwanometru, włączamy i wyłączamy prąd, zmieniamy siłę prądu za pomocą reostatu. Na rdzeń cewki nałożona jest cewka z żarówką, przez którą przepływa prąd przemienny.

Dowiedziałem się warunki wystąpienie w obwodzie zamkniętym (cewce) prądu indukcyjnego. I co jestprzyczyna jego występowanie? Przypomnij sobie warunki istnienia prądu elektrycznego. Są to: naładowane cząstki i pole elektryczne. Faktem jest, że zmieniające się pole magnetyczne wytwarza w przestrzeni pole elektryczne (wir), które działa na swobodne elektrony w cewce i wprawia je w ruch ukierunkowany, tworząc w ten sposób prąd indukcyjny.

Zmienia się pole magnetyczne, zmienia się liczba linii pola magnetycznego przez zamkniętą pętlę. Jeśli obrócisz ramkę w polu magnetycznym, pojawi się w niej prąd indukcyjny.Pokaż model generatora.

Odkrycie zjawiska indukcji elektromagnetycznej miało ogromne znaczenie dla rozwoju technologii, tworzenia generatorów, za pomocą których wytwarzana jest energia elektryczna, które są wykorzystywane w energetycznych przedsiębiorstwach przemysłowych (elektrowniach).Film o M. Faraday „Od elektryczności do generatorów elektrycznych” wyświetlany jest od 12.02 minut.

Transformatory pracują nad zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej, za pomocą której bez strat przekazują energię elektryczną.Pokazana jest linia energetyczna.

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej wykorzystywane jest w działaniu defektoskopu, za pomocą którego badane są stalowe belki i szyny (niejednorodności w wiązce zniekształcają pole magnetyczne i w cewce defektoskopu pojawia się prąd indukcyjny).

Chciałbym przypomnieć słowa Helmholtza: „Dopóki ludzie będą korzystać z dobrodziejstw elektryczności, będą pamiętać imię Faradaya”.

„Niech będą święci ci, którzy z twórczym zapałem, badając cały świat, odkryli w nim prawa”.

Myślę, że na naszej drodze wiedzy jest jeszcze mniej błędów.

Czego się nauczyłeś? (Że prąd można uzyskać za pomocą zmieniającego się pola magnetycznego. Dowiedzieliśmy się, od czego zależy kierunek i wielkość prądu indukcyjnego).

Czego się nauczyłeś? (Uzyskaj prąd indukcyjny za pomocą zmieniającego się pola magnetycznego).

Pytania:

Magnes jest wkładany do metalowego pierścienia przez pierwsze dwie sekundy, przez następne dwie sekundy jest nieruchomy wewnątrz pierścienia, w ciągu następnych dwóch sekund jest usuwany. Jak długo trwa przepływ prądu przez cewkę? (od 1 do 2 lat; od 5 do 6 lat).

Na magnes nakładany jest pierścionek ze szczeliną i bez. Jaki jest prąd indukowany? (W zamkniętym kręgu)

Na rdzeniu cewki, który jest podłączony do źródła prądu przemiennego, znajduje się pierścień. Włącz prąd, a pierścień podskakuje. Czemu?

Układ tablicy:

„Zamień magnetyzm w elektryczność”

M. Faraday

Portret M. Faradaya

Rysunki eksperymentów M. Faradaya.

Indukcja elektromagnetyczna to zjawisko występowania prądu elektrycznego w zamkniętym przewodzie (cewce), gdy wewnątrz cewki zmienia się zewnętrzne pole magnetyczne.

Ten prąd nazywa się indukcyjnym.

Michael Faraday jako pierwszy zbadał zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Dokładniej, ustalił i zbadał to zjawisko w poszukiwaniu sposobów na przekształcenie magnetyzmu w elektryczność.

Rozwiązanie takiego problemu zajęło mu dziesięć lat, ale teraz wszędzie używamy owoców jego pracy i nie wyobrażamy sobie współczesnego życia bez użycia indukcji elektromagnetycznej. W 8 klasie rozważaliśmy już ten temat, w 9 klasie zjawisko to jest rozważane bardziej szczegółowo, ale wyprowadzenie formuł odnosi się do kursu klasy 10. Możesz kliknąć ten link, aby zapoznać się ze wszystkimi aspektami tego problemu.

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej: rozważ doświadczenie

Zastanowimy się, na czym polega zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Możesz przeprowadzić eksperyment, do którego potrzebujesz galwanometru, magnesu stałego i cewki. Podłączając galwanometr do cewki, wpychamy do wnętrza cewki magnes trwały. W takim przypadku galwanometr pokaże zmianę prądu w obwodzie.

Ponieważ w obwodzie nie ma żadnego źródła prądu, logiczne jest założenie, że prąd powstaje w wyniku pojawienia się pola magnetycznego wewnątrz cewki. Gdy wyciągniemy magnes z powrotem z cewki, zobaczymy, że odczyty galwanometru znów się zmienią, ale jego wskazówka będzie odchylać się w przeciwnym kierunku. Znów otrzymamy prąd, ale już skierowany w innym kierunku.

Teraz zrobimy podobny eksperyment z tymi samymi elementami, tylko w tym samym czasie unieruchomimy magnes, a teraz założymy i zdejmiemy cewkę z magnesu, podłączonego do galwanometru. Otrzymamy te same wyniki.Wskaźnik galwanometru wskaże nam pojawienie się prądu w obwodzie. W takim przypadku, gdy magnes jest nieruchomy, w obwodzie nie ma prądu, strzałka stoi na zero.

Możliwe jest przeprowadzenie zmodyfikowanej wersji tego samego eksperymentu, tylko w celu zastąpienia magnesu stałego magnesem elektrycznym, który można włączać i wyłączać. Otrzymamy wyniki podobne do pierwszego doświadczenia, gdy magnes porusza się wewnątrz cewki. Ale dodatkowo przy wyłączaniu i wyłączaniu stacjonarnego elektromagnesu spowoduje to krótkotrwałe pojawienie się prądu w obwodzie cewki.

Cewka może być zastąpiona obwodem przewodzącym i można przeprowadzać eksperymenty na poruszaniu i obracaniu samego obwodu w stałym polu magnetycznym lub magnesu wewnątrz stałego obwodu. Wynikiem będzie taki sam wygląd prądu w obwodzie, gdy magnes lub obwód się porusza.

Zmiana pola magnetycznego powoduje pojawienie się prądu

Z tego wszystkiego wynika, że zmiana pola magnetycznego powoduje pojawienie się prądu elektrycznego w przewodniku. Ten prąd nie różni się od prądu, który możemy uzyskać na przykład z baterii. Ale aby wskazać przyczynę jego wystąpienia, taki prąd nazwano indukcją.

We wszystkich przypadkach zmieniliśmy pole magnetyczne, a raczej strumień magnetyczny przez przewodnik, w wyniku czego powstał prąd. W ten sposób można wyprowadzić następującą definicję:

Przy każdej zmianie strumienia magnetycznego przenikającego do obwodu zamkniętego przewodnika, w tym przewodniku powstaje prąd elektryczny, który istnieje podczas całego procesu zmiany strumienia magnetycznego.