Загальна інформація
Застосування
Електромагніт на екскаваторі для піднімання брухту
Магнітна дія провідника зі струмом є визначальною, наприклад, для електромагнітів, електродвигунів чи генераторів. В електромагнітах, як-от у екскаватора, вбудовано котушки. Тут використовують те, що провідник зі струмом створює магнітне поле. Якби в екскаваторі застосували постійний магніт, брухт можна було б підняти, але не можна було б скинути. У трансформаторах і гучномовцях також вбудовано котушки, які створюють магнітне поле. Провідники зі струмом відхиляються в магнітному полі. Магнітне відхилення рухомих зарядів використовують у кінескопних екранах і осцилографах. Ще одне застосування - магнітні лінзи в електронних мікроскопах.
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Потрібні базові знання про прості електричні кола та про магнетизм (сили між магнітами, магнітні полюси, магнітні поля тощо).
Принцип
Навколо кожного провідника зі струмом утворюється магнітне поле. Це явище називають електромагнетизмом. Тому котушка зі струмом діє як магніт, полюси якого змінюються разом із напрямком струму.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Учні мають усвідомити, що провідник зі струмом оточений магнітним полем. Так вони дістають змогу зрозуміти будову електричних пристроїв і приладів, відомих їм із практики, наприклад електричного дзвінка та електродвигуна.
Завдання
Дослідіть магнітні властивості провідника зі струмом.
Інша інформація (3/3)
Якщо немає джерела живлення з автоматичним обмеженням струму, то напругу треба встановити так, щоб не зруйнувати котушку, розраховану на тривале навантаження , - короткочасно сила струму може сягати .
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія (1/2)
Навколо кожного провідника зі струмом утворюється магнітне поле. Це явище називають електромагнетизмом. Причиною електромагнетизму є рухомі заряди (струм). Силові лінії магнітного поля лежать колами навколо провідника. Напрямок силових ліній визначається напрямком струму. Якщо змінити напрямок струму, магнітне поле орієнтується наново.
Провідники зі струмом відхиляються в магнітному полі. Через накладання магнітних полів магніту й електричного провідника з одного боку провідника магнітне поле посилюється. З іншого боку поле послаблюється. Провідник відхиляється в бік слабшого магнітного поля. Провідники зі струмом відхиляються в напрямку меншої густини силових ліній. За допомогою правила трьох пальців правої руки можна визначити напрямок відхилення провідника зі струмом у магнітному полі (правило правої руки, або правило свердлика). Для цього великий палець має вказувати в напрямку струму. Вказівний палець показує напрямок поля магніту. Середній палець, відігнутий на 90° від долоні, вказує напрямок відхилення.
Теорія (2/2)
Теорія
Магнітне відхилення рухомих зарядів (руху електронів) використовують у кінескопних екранах і осцилографах. За тим самим принципом працює й прискорення частинок у ядерних реакторах.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 |
| 2 | З'єднувальний, прямий, модуль DB | 09401-01 | 2 |
| 3 | З'єднувальний, кутовий, модуль DB | 09401-02 | 2 |
| 4 | З'єднувальний, з роз'ємом, модуль DB | 09401-10 | 2 |
| 5 | Вимикач вкл./викл., модуль DB | 09402-01 | 1 |
| 6 | Котушка 400 витків, модуль DB | 09472-01 | 1 |
| 7 | Настінний тримач для демонстраційного електродвигуна | 07849-00 | 1 |
| 8 | Модель двигуна для демонстраційної дошки | 07850-20 | 1 |
| 9 | Магнітний ротор для моделі генератора | 07850-22 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провідник, 750 мм, червоний | 07362-01 | 1 |
| 11 | З'єднувальний провідник, 750 мм, синій | 07362-04 | 1 |
| 12 | PHYWE Блок живлення, універсальний, аналоговий дисплей DC: 18 В, 5 А / AC: 15 В, 5 А | 13503-93 | 1 |
| 13 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання
- Збери установку за рисунком ліворуч.
- Зніми полюсні наконечники моделі двигуна, відкрутивши їхні утримувальні гвинти, і встав магнітний ротор як якір. Потім міцно пригвинти модель двигуна до тримача.
- Розмісти магнітний ротор так, щоб його вісь обертання лежала на висоті осі котушки.
Виконання
- Увімкни блок живлення й встанови постійну напругу близько та обмеження струму до .
- Кілька разів на коротку мить замкни вимикач, щоразу перед замиканням повертаючи магніт в інше положення. Поспостерігай за магнітом (1).
- За розімкненого вимикача зміни полярність напруги і виконай те саме, що й раніше (2).
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
(1) Поки коло замкнене, котушка і завжди той самий полюс постійного магніту взаємно притягуються.
(2) Коли струм тече у зворотному напрямку, тоді котушка і другий полюс магніту взаємно притягуються.
Опрацювання результатів
Котушка зі струмом діє як магніт, полюси якого змінюються разом із напрямком струму. Це явище можна пояснити тим, що провідник зі струмом створює навколо себе магнітне поле.