Магнітне поле в котушці з Cobra SMARTsense

Схема досліду

У цьому досліді учні досліджуватимуть магнітні властивості котушки, через яку проходить струм.

З одного боку, вони аналоговим датчиком магнітного поля спостерігатимуть магнітні силові лінії котушки, а з іншого - цифровим вимірюванням встановлять, що магнітне поле найсильніше всередині котушки.

Попередні знання

• Учні обізнані з поняттям магнітного поля
• Вони знають, як можна визначити напрям силових ліній магнітного поля
• Учні можуть самостійно експериментувати з магнітним полем котушки та документувати його силу й напрям

Принцип

Учні самостійно експериментують з аналоговим і цифровим датчиками магнітного поля, щоб виміряти силу й напрям магнітного поля котушки.

Зауваження: Оскільки котушка розрахована на тривалий струм щонайбільше 1 А, треба стежити, щоб електричне коло не лишалося розімкненим надто довго і після вимірювання відразу замикалося знову.

Навчальна мета

Магнітні силові лінії котушки проходять через її центр і утворюють замкнені лінії

Сила магнітного поля котушки найбільша в її центрі й дедалі більше спадає назовні

Завдання

• Учні вимірюють хід силових ліній аналоговим датчиком магнітного поля
• Вони визначають силу магнітного поля всередині та зовні котушки за допомогою Cobra SMARTsense - Magnetic field

• Хоча через використання батареї електричне коло не становить небезпеки, вам слід стежити, щоб учні під час перебудови установки завжди розмикали коло вимикачем.

• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

ICE

Напевно, ти вже колись їздив швидкісним потягом ICE або електромобілем. Такі транспортні засоби мають інший двигун, ніж звичайні автомобілі, а для таких електродвигунів потрібні котушки.

Властивості котушки, через яку проходить струм, уможливлюють приведення транспортного засобу в рух завдяки принципу притягання і відштовхування. Відповідальне за це магнітне поле, яке виникає в такій котушці.

Отже, за допомогою цієї техніки електричну енергію через густину магнітного потоку можна перетворити на кінетичну енергію, тобто на рух.

Щоб зрозуміти, як саме це працює, у цьому досліді ти маєш докладніше дослідити магнітні властивості котушки.

Магнітне поле котушки, через яку проходить струм

• Скористайся аналоговим датчиком магнітного поля, щоб з'ясувати, який вигляд має магнітне поле зовні та всередині котушки
• Застосуй цифровий датчик Cobra SMARTsense - Magnetic field, щоб визначити силу магнітного поля всередині та зовні котушки

iOS

Android

Windows

Рис. 1

Рис. 2

Збери установку досліду, як показано на рис. 1, у такій послідовності: батарея - вимикач - котушка.

З'єднай частини кабелем кожну з кожною. Щоб приєднати кабелі до батареї, можеш скористатися затискачами типу "Крокодил".

Простеж, щоб перед приєднанням батареї вимикач був вимкнений (рис. 2).

Так ти пересвідчишся, що через коло не тече струм. Умикай вимикач лише під час вимірювання, а потім знову вимикай його.

Змінюй установку лише тоді, коли вимикач вимкнений!

Рис. 3

Спочатку візьми в руку аналоговий датчик магнітного поля.

Увімкни струм.

Досліди датчиком магнітного поля поле зовні котушки, обвівши датчиком навколо котушки. Спостерігай при цьому за орієнтацією магніту в датчику. Крім того, ти можеш змінювати висоту. Запиши свої спостереження або замалюй хід поля на аркуші паперу.

Знову вимкни струм.

Рис. 4

Увімкни Cobra SMARTsense - Magnetic field і відкрий measureAPP. Вибери датчик і встанови якомога вищу частоту опитування, щоб вимірювання було точнішим.

Запусти вимірювання й увімкни струм. Якомога рівномірніше обведи магнітні силові лінії, які ти спостерігав у частині 1. Стеж за тим, щоб зонд при цьому завжди був спрямований уздовж силових ліній (рис. 4).

Коли повернешся до вихідної точки, заверши й збережи вимірювання. Знову вимкни струм!

Рис. 5

Запусти нове вимірювання.

Увімкни струм і повільно та рівномірно проведи зонд крізь котушку, доки він не вийде з іншого боку. Тримайся при цьому якомога ближче до середини отвору. Після цього заверши вимірювання і збережи його.

Потім розташуй зонд його кінцем у центрі котушки. Запусти вимірювання і рухай датчик угору-вниз, а також праворуч і ліворуч. Заверши вимірювання і збережи його.

Знову вимкни струм!