Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Котушки, якими тече струм, мають магнітне поле, яке після замикання кола постійного струму має спершу створитися, а після розмикання кола - зникнути. Через це щоразу виникає напруга самоіндукції.
Напруга самоіндукції за правилом Ленца завжди протидіє своїй причині. Справджується: з індуктивністю , одиниця якої - генрі .
Цей принцип застосовують, наприклад, як демпфер в електричній вимірювальній техніці. Інші приклади застосування індукції - це, наприклад, зарядні станції або індукційні плити.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні мають уміти скласти просте електричне коло і розібратися в ньому. Вони мають знати, що в котушці індукується напруга доти, доки змінюється магнітне поле, яке охоплює котушка. Вони мають знати електромагніти й тому також знати, що котушка, якою тече струм, має магнітне поле, і від чого залежить сила цього магнітного поля.
Принцип
Самоіндукція - це властивість електричних кіл або елементів, насамперед котушок. Індуктивність кола пов'язує швидкість зміни електричного струму з електричною напругою. Як під час вмикання, так і під час вимикання зміні протидіє, і тому зміна відбувається із затримкою.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
У передбаченому досліді учні мають помітити, що під час вмикання виникає напруга самоіндукції, яка протидіє зростанню струму.
Завдання
Дослід спочатку виконують із двома котушками, з'єднаними залізним осердям. Під час повторного вмикання й вимикання слід помітити, що лампа розжарювання біля котушки загоряється пізніше, тоді як інша світиться одразу.
У другій частині залізне осердя виймають і помічають, що раніше спостережений ефект під час вмикання більше не виникає.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Вказівки щодо складання та виконання
Оскільки індуктивність відносно мала, учні мають повторно вмикати коло, щоб натренувати око на пізніше загоряння лампи розжарювання . Можливо, вони помітять це краще, якщо виконають дослід також із нижчою робочою напругою.
Наявні котушки без залізного осердя мають індуктивності і відповідно. Із замкненим осердям котушка з 400 витками має індуктивність порядку приблизно , а котушка з 1600 витками - приблизно .
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Індукційна плита
Індукція - це принцип, який різнобічно застосовують в електричних приладах. Тому з цим явищем у побуті стикаються часто, не усвідомлюючи цього.
Найочевидніший приклад, у якому відбувається індукція, - це індукційна плита. Тут за допомогою вихрових струмів нагрівається дно каструлі, що стоїть на плиті. Ще один приклад, у якому індукція відіграє роль, - це бездротове заряджання. При цьому змінне в часі магнітне поле індукує електричне поле, яке, своєю чергою, створює струм.
У цьому досліді ти дізнаєшся, що таке самоіндукція котушки і як вона впливає на електричне коло.
Завдання
Яку дію має котушка під час замикання кола постійного струму?
Дослідь на паралельному з'єднанні двох ламп розжарювання дію котушки, вбудованої в одну з віток.
Схема досліду
Обладнання
Складання (1/2)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/2)
Насади котушки на U-подібне осердя. Міцно притисни U-подібне осердя та ярмо одне до одного стяжним гвинтом. Склади дослід відповідно до рисунків. Вимикач спочатку розімкнений.
Виконання (1/3)
- Увімкни блок живлення і встанови постійну напругу 6 В.
- Повторно замикай і розмикай вимикач.
- Спостерігай за лампами розжарювання L1 і L2 одночасно.
- Повтори це з меншою напругою і знову поспостерігай за лампами розжарювання.
- Вимкни блок живлення.
- Склади електричне коло відповідно до рисунків. Вимикач спочатку знову лишається розімкненим.
Виконання (2/3)
- Увімкни датчик SMARTsense, довше натиснувши кнопку ввімкнення, і переконайся, що планшет може з'єднуватися з пристроями Bluetooth.
- Відкрий застосунок PHYWE measure App, під'єднай датчик у розділі "Measure" > "Sensor", а потім вибери датчик "Voltage" (угорі ліворуч).
- Після кожного з наступних вимірювань його можна зберегти. Для подальшого аналізу збережене вимірювання будь-коли можна знову відкрити в розділі "Мої вимірювання".
Виконання (3/3)
- Установи на блоці живлення і обмеження струму .
- Почни вимірювання і тепер повторно вмикай та вимикай електричне коло вимикачем, записуючи при цьому результати вимірювань.
- Якщо збільшити один процес вмикання кнопкою Zoom, лінія вимірювання має мати вигляд, подібний до рисунка ліворуч.
- Повтори вимірювання, але вийми при цьому залізне осердя з котушок!
Протокол
Завдання 1
Питання
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Як можна пояснити поведінку котушки під час вмикання? Після того, як електричне коло замкнено, струм починає текти і створює в котушках змінне (дедалі сильніше) ____. Воно викликає в котушках ____, яка щодо прикладеної робочої напруги діє ____ і затримує ____ струму доти, доки не буде досягнуто його найбільшого значення. Не потрібні: ____ (прикметник), ____ (іменник)
Розділ 20
Завдання 4
Перетягни слова у правильні поля! Під час розмикання електричного кола обидві лампи розжарювання гаснуть ____. Це тому, що й на лампі розжарювання у вітці котушок ____ дуже швидко падає до рівня, за якого лампа розжарювання вже не світиться. Після виймання залізного осердя явище під час вмикання більше не спостерігається. Це тому, що ____ дію котушок залізне осердя надзвичайно ____. Якщо його вийняти, то ____ недостатньо сильна, щоб спричинити помітну різницю в часі загоряння ламп розжарювання.