Загальна інформація
Застосування
Індукційна плита
Котушки зі струмом мають магнітне поле, яке після замикання кола постійного струму спершу створюється, а після розмикання кола має зникнути. Через це щоразу виникає напруга самоіндукції.
За законом Ленца напруга самоіндукції завжди протидіє своїй причині. Справджується: із самоіндуктивністю , одиниця вимірювання якої - генрі ().
Цей принцип застосовують, наприклад, як демпфер в електровимірювальній техніці. Інші приклади застосування індукції - зарядні станції або індукційні плити.
Інша інформація (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
Щойно котушку вимикають від джерела струму, магнітне поле зникає. Зміна магнітного поля всередині котушки спричиняє напругу самоіндукції, яка за законом Ленца протидіє своїй причині - тут зникненню магнітного поля. Внаслідок цього струм самоіндукції має той самий напрямок, що й струм, який спочатку протікав через котушку.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
За допомогою передбаченого досліду учні мають усвідомити, що під час вимикання виникає напруга самоіндукції, яка протидіє спаданню струму. Крім того, вони мають усвідомити, що ці напруги подеколи дуже високі.
Завдання
Продемонструй, які властивості має напруга самоіндукції, що виникає під час переривання струму, який протікає через котушку з великою індуктивністю.
Інша інформація (3/3)
У зв'язку з другим дослідом варто зазначити, що високі напруги індукції, які виникають під час вимикання, можуть пошкодити технічні пристрої. Це треба враховувати під час їх розроблення.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
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 | 1 |
| 3 | З'єднувальний, кутовий, модуль DB | 09401-02 | 4 |
| 4 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль DB | 09401-03 | 2 |
| 5 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль DB | 09401-04 | 2 |
| 6 | Вимикач вкл./викл., модуль DB | 09402-01 | 1 |
| 7 | Перемикач, модуль DB | 09402-02 | 1 |
| 8 | Патрон для лампи розжарювання E10, модуль DB | 09404-00 | 1 |
| 9 | Котушка 1600 витків, модуль DB | 09472-02 | 1 |
| 10 | U-подібний сердечник | 07832-00 | 1 |
| 11 | Ярмо | 07833-00 | 1 |
| 12 | Затискний штифт | 07834-00 | 1 |
| 13 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, червоний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-01 | 2 |
| 14 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, синій, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-04 | 2 |
| 15 | PHYWE Блок живлення, універсальний, аналоговий дисплей DC: 18 В, 5 А / AC: 15 В, 5 А | 13503-93 | 1 |
| 16 | Демонстраційний універсальний вимірювальний прилад, ADM3 | 13840-00 | 1 |
| 17 | Електричні символи для демонстраційної дошки, 12 шт. | 02154-03 | 1 |
| 18 | Неонова лампа, 110 В пер. струм, E10 | 07506-90 | 1 |
| 19 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання
- Збери дослідну установку відповідно до рисунка ліворуч.
- Встав у котушку U-подібне осердя і за допомогою затискного гвинта міцно притисни ярмо до U-подібного осердя.
- Встанови діапазон вимірювання - і чітко познач полярність вимірювального приладу.
Виконання (1/3)
- Увімкни блок живлення і встанови напругу -, переведи перемикач у положення 1 і таким чином замкни ліве коло.
- Переведи перемикач у положення 2 і таким чином замкни праве коло. Спостерігай за відхиленням амперметра.
- Перемкни перемикач кілька разів і запиши своє спостереження (1).
Виконання (2/3)
- Збери дослідну установку відповідно до рисунка з розімкненим вимикачем.
- Встав котушку так само, як і раніше.
Виконання (3/3)
- Усвідом або продемонструй, що неонова лампа потребує робочої напруги близько . Для цього вийми, наприклад, котушку і кілька разів замкни та розімкни вимикач і покажи так, що неонова лампа жодного разу не спалахує. Потім за потреби запиши, яку робочу напругу вона потребує.
- За повністю зібраної схеми кілька разів замкни та розімкни вимикач і спостерігай при цьому за неоновою лампою (2).
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
Спостереження:
(1) Стрілка амперметра на коротку мить відхиляється ліворуч, коли ліве, початкове коло переривають.
(2) Щоразу, коли коло переривають, неонова лампа коротко спалахує.
Опрацювання результатів
Щойно котушку вимикають від джерела струму, магнітне поле зникає. Зміна магнітного поля всередині котушки спричиняє напругу самоіндукції, яка за законом Ленца протидіє своїй причині - тут зникненню магнітного поля.
Внаслідок цього струм самоіндукції має той самий напрямок, що й струм, який спочатку протікав через котушку.
У 1-му досліді це доведено амперметром, який після перемикання в положення 2 перебуває з котушкою в спільному колі. За допомогою рисунка (попередня сторінка) результат досліду можна унаочнити.
Із результату 2-го досліду випливає, що напруга самоіндукції може бути значно вищою за (початково) прикладену напругу.