Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Генератор змінного струму або альтернатор - це спеціальна конструкція електричного генератора, який використовується для в генерації однофазного змінного струму.
Оскільки, на відміну від генератора постійного струму, в цьому типі генератора не відбувається жодної електричної комутації, генерується змінний струм, частота якого пропорційна частоті обертання ротора. Найпоширенішим різновидом генератора змінного струму є велосипедна динамо-машина, яка працює за принципом генератора, розробленого Іпполітом Піксієм.
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
Учні вже знайомі з простим генератором змінного струму - динамо-машиною, принцип роботи якої і буде досліджуватися в цьому експерименті.
Завдання
Побудуйте просту модель генератора змінного струму і використовуйте її, щоб пояснити, як технічно генерується змінний струм.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Генератор змінного струму або альтернатор - це спеціальна конструкція електричного генератора, який використовується для в генерації однофазного змінного струму.
Оскільки, на відміну від генератора постійного струму, в цьому типі генератора не відбувається жодної електричної комутації, генерується змінний струм, частота якого пропорційна частоті обертання ротора. Найпоширенішим різновидом генератора змінного струму є велосипедна динамо-машина, яка працює за принципом генератора, розробленого Іпполітом Піксієм.
Котушка
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 2 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 1 |
| 3 | Котушка, 400 витків | 07829-01 | 2 |
| 4 | Котушка, 1600 витків | 07830-01 | 1 |
| 5 | U-подібний сердечник | 07832-00 | 1 |
| 6 | Шток, що обертається | 07836-00 | 1 |
| 7 | Магніт, стрижневий, l=72 мм | 07823-00 | 1 |
| 8 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 1 |
| 9 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 11 | Лампи розжарювання 4 В/ 0,04 A, E10, 10 шт. | 06154-03 | 1 |
| 12 | Аналоговий мультиметр, 600 В AC/DC, 10A AC/DC, 2 МОм, захист від перевантаження | 07021-11 | 1 |
Підготовка та виконання роботи (1/5)
- Поставте експеримент як показано на рис. 1.
Перемістіть стрілку вимірювального приладу з нульового положення якомога далі вправо. (Регулювальний гвинт на нижній стороні вимірювального приладу).
Виберіть діапазон вимірювання 100 мВ / 50 мкА. - Міцно прикрутіть магніт до поворотного штока.
Помістіть магніт між двома котушками так, щоб його полюси знаходилися на відстані приблизно 1 см від котушок (див. рис. 2).
Рис. 1
Підготовка та виконання роботи (2/5)
- Повертайте магніт з різною швидкістю і спостерігайте за вимірювальним приладом. Запишіть свої спостереження в протоколі в розділі "Результат - Спостереження 1".
- Вставте в одну з котушок двотавровий стрижень (див. рис. 3) і знову обертайте магніт. Поспостерігайте за показаннями вимірювального приладу. Запишіть свої спостереження в розділі "Результат - Спостереження 2" у протоколі.
- Повільно обертайте магніт і спостерігайте, як часто стрілка вимірювального приладу рухається вліво і вправо за один повний оберт магніту. Запишіть свої спостереження в розділі "Результат - Спостереження 3" протоколу.
Рис. 2
Підготовка та виконання роботи (3/5)
- Повертайте магніт якомога швидше і спостерігайте за відхиленням вимірювального приладу. Порівняйте з попереднім відхиленням і запишіть свої спостереження в протоколі в розділі "Результат - Спостереження 4".
- Замість двох котушок на 400 витків підключіть до вимірювального приладу 1 котушку на 1600 витків (див. рис. 4). Вставте ярмо в котушку і поверніть магніт поруч з котушкою. Порівняйте відхилення стрілки з відхиленням (п. 2) і запишіть свої спостереження в протоколі в розділі "Результат - Спостереження 5".
Рис. 3
Підготовка та виконання роботи (4/5)
- Помістіть котушку з 1600 витками на подібне осердя. Підключіть до котушки патрон з лампочкою 4 В / 0,04 А.
- Вставте тонкий кінець обертового стрижня з магнітом в подібне осердя (див. рис. 5 і 6). Виберіть відстань приблизно 5 мм. Дозвольте магніту обертатися дуже швидко, спостерігайте за лампочкою і запишіть свої спостереження в протоколі в розділі "Результат - Спостереження 6".
Рис. 4
Підготовка та виконання роботи (5/5)
Рис. 5
Рис. 6
Протокол
Спостереження (1/6)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (2/6)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (3/6)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (4/6)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (5/6)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (6/6)
Запишіть свої спостереження.
Завдання (1/4)
Питання
Питання
Завдання (2/4)
Поясніть спостереження, зазначене в розділі "Результат - Спостереження 2".
Завдання (3/4)
Питання
Питання
Завдання (4/4)
Поясніть спостереження, зазначене в розділі "Результат - Спостереження 5".