Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Явище електромагнітної індукції (також індукція Фарадея, на честь Майкла Фарадея, скорочено - індукція) - це виникнення електричного поля при зміні магнітного потоку.
У багатьох випадках електричне поле можна виявити безпосередньо шляхом вимірювання електричної напруги. Індукційна напруга, що виникає в контурі пропорційна швидкості зміни магнітного потоку. Якщо індукційний струм виникає за допомогою постійного магніту, то це також має бути можливим за допомогою електромагніту. Явище електромагнітної індукції використовують в електромеханічних генераторах, без яких неможливо уявити сучасну електроенергетику.
Додаткова інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні вже знають той факт, що в котушці напруга індукується доти, доки змінюється магнітне поле, яке охоплює котушку,
Принцип
Зміна магнітного потоку через електричний провідник індукує в ньому електричний струм.
Додаткова інформація для вчителів (2/2)
Мета навчання
У цьому експерименті учні вивчають виникнення індукційних струмів (напруг) за допомогою електромагнітів.
Завдання
Дослідіть, чи можна індукувати напругу за допомогою електромагніту. Також з'ясуйте, яким чином це можливо.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Явище електромагнітної індукції (також індукція Фарадея, на честь Майкла Фарадея, скорочено - індукція) - це виникнення електричного поля при зміні магнітного потоку.
У багатьох випадках електричне поле можна виявити безпосередньо шляхом вимірювання електричної напруги. Індукційна напруга, що виникає в контурі пропорційна швидкості зміни магнітного потоку.
Котушка
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 1 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 4 |
| 3 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 2 |
| 4 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 5 | З'єднувальний, прямий з роз'ємом, модуль SB | 05601-11 | 1 |
| 6 | Вимикач вкл./викл., модуль SB | 05602-01 | 1 |
| 7 | Котушка, 400 витків | 07829-01 | 2 |
| 8 | Котушка, 1600 витків | 07830-01 | 1 |
| 9 | U-подібний сердечник | 07832-00 | 1 |
| 10 | Ярмо | 07833-00 | 1 |
| 11 | Вимірювальний механізм гальванометра | 07875-00 | 1 |
| 12 | Шкала гальванометра | 07876-00 | 1 |
| 13 | Опора для складання гальванометра зі штекером | 07877-00 | 1 |
| 14 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 2 |
| 15 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 2 |
| 16 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 17 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 18 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
| 19 | Аналоговий мультиметр, 600 В AC/DC, 10A AC/DC, 2 МОм, захист від перевантаження | 07021-11 | 1 |
Підготовка та виконання роботи (1/6)
- Зберіть модель гальванометра як показано на рис. 3 - 5. Помістіть опору гальванометра на з'єднувальний лінійний модуль з роз'ємом і проведіть експеримент, як показано на рис. 1 - 2.
- Спочатку вимикач розімкнений і ярмо не знаходиться в котушці збудження (400 витків). Для підключення гальванометра до індукційної котушки (1600 витків) використовуйте два з'єднувальні провiдники довжиною 50 см.
- Виберіть діапазон вимірювання 3 A-. Увімкніть джерело живлення і встановіть напругу на 4 В. Замкніть вимикач.
Рис. 1
Підготовка та виконання роботи (2/6)
- Переміщуйте котушку збудження та індукційну котушку до себе і від себе якомога швидше (вздовж осей котушок, а також перпендикулярно до них). Спостерігайте за відхиленням гальванометра і запишіть свої спостереження в пункті "Результат - Спостереження 1" протоколу. Визначте також силу струму в котушці збудження.
- Вставте ярмо (двотаврове осердя) в котушку збудження і виконайте ті ж самі відносні рухи котушок, що і раніше. Запишіть свої спостереження в протоколі в розділі "Результат - Спостереження 2".
Рис. 2
Підготовка та виконання роботи (3/6)
- Встановіть котушки близько одна до одної, як показано на рис. 6, і розмикайте та замикайте вимикач. Запишіть свої спостереження в протоколі в розділі "Результат - Спостереження 3".
- Помістіть ярмо однаково глибоко в обидві котушки і знову розімкніть і замкніть вимикач. Запишіть свої спостереження в протоколі в пункті "Результат - Спостереження 4".
- Приєднайте котушку збудження та індукційну котушку до подібного осердя (див. рис. 7). Розімкніть і замкніть вимикач. Запишіть свої спостереження в пункті "Результат - Спостереження 5" у протоколі. Зверніть увагу на величину відхилення стрілки.
Рис. 3
Підготовка та виконання роботи (4/6)
- Змінюйте напругу на блоці живлення в діапазоні від 0 до 4 В при замкненому вимикачі. Запишіть свої спостереження в пункті "Результат - Спостереження 6" протоколу.
- Встановіть на блоці живлення 0 В і виберіть діапазон вимірювання сили струму 300 мА. Встановіть ярмо на подібне осердя.
- Відрегулюйте напругу до тих пір, поки амперметр не покаже 100 мА. Розімкніть і замкніть вимикач. Спостерігайте за відхиленням стрілки і порівняйте його з відхиленням, зазначеним у пункті (5). Запишіть свої спостереження в пункті "Результат - Спостереження 7" у протоколі.
Рис. 4
Підготовка та виконання роботи (5/6)
- Відрегулюйте напругу так, щоб амперметр показував 200 мА. Розімкніть і замкніть вимикач. Спостерігайте за відхиленням стрілки і порівняйте його з попереднім. Занотуйте свої спостереження в пункті "Результат - Спостереження 8" протоколу.
- Встановіть напругу на блоці живлення на 0 В і вимкніть його.
Рис. 5
Підготовка та виконання роботи (6/6)
Рис. 6
Рис. 7
Протокол
Спостереження (1/8)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (2/8)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (3/8)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (4/8)
Записуйте свої спостереження.
Спостереження (5/8)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (6/8)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (7/8)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (8/8)
Запишіть свої спостереження.
Завдання (1/3)
Питання
Питання
Завдання (2/3)
Питання
Питання
Завдання (3/3)
Чому наведена напруга найбільша, коли обидві котушки знаходяться на закритому залізному осерді (U-подібне осердя з ярмом)?