Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Зміна магнітного поля спричиняє електричний струм. Це означає: коли тіло коливається крізь магнітне поле, то з погляду тіла магнітне поле змінюється і виникають вихрові струми. Вихрові струми, своєю чергою, теж створюють магнітне поле. Через входження в поле і вихід із нього напрями обертання вихрових струмів взаємно такі, що індуковане магнітне поле гальмує тіло. Вихрові струми віддають теплову енергію за законом Ома. Отже, кінетична енергія перетворюється на теплову, доки рух не припиниться.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з принципом електрогустини магнітного потоку.
Принцип
Коли провідне тіло коливається крізь магнітне поле, з погляду тіла зовнішнє магнітне поле змінюється і індукуються вихрові струми. Із цих вихрових струмів виникає магнітне поле, напрямлене так, що тіло гальмується.
Через ці вихрові струми кінетична енергія перетворюється на теплову, доки рух не припиниться.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні мають зрозуміти, як вихрові струми можна використовувати для гальмування.
Завдання
Спостереження за коливаннями маятника з різних провідних тіл крізь магнітне поле.
- Гальмування коливань увімкненням струму.
- Порівняння тривалості гальмування для різних тіл маятника.
- Порівняння тривалості гальмування одного тіла маятника за різних струмів.
Теорія
Зміна магнітного поля спричиняє струм.
Згідно із законом електрогустини магнітного потоку справджується:
Це означає: коли тіло коливається крізь магнітне поле, то з погляду тіла магнітне поле змінюється і виникають вихрові струми. Вихрові струми, своєю чергою, теж створюють магнітне поле. Через входження в поле і вихід із нього напрями обертання вихрових струмів взаємно такі, що індуковане магнітне поле гальмує тіло.
Вихрові струми віддають теплову енергію за законом Ома. Отже, кінетична енергія перетворюється на теплову, доки рух не припиниться.
Інформація для учнів
Мотивація
Зміна магнітного поля спричиняє електричний струм. Це означає: коли тіло коливається крізь магнітне поле, то з погляду тіла магнітне поле змінюється і виникають вихрові струми. Вихрові струми, своєю чергою, теж створюють магнітне поле. Через входження в поле і вихід із нього напрями обертання вихрових струмів взаємно такі, що індуковане магнітне поле гальмує тіло. Вихрові струми віддають теплову енергію за законом Ома. Отже, кінетична енергія перетворюється на теплову, доки рух не припиниться.
Це використовують, наприклад, в аварійних гальмах ліфта.
Ліфт
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | PHYWE Блок живлення, універсальний, RiSU 2019 DC: 0...18 В, 0...5 А / AC: 2/4/6/8/10/12/15 В, 5 А | 13504-93 | 1 | 2 | Демонстраційний універсальний вимірювальний прилад, ADM3 | 13840-00 | 1 | 3 | Залізне осердя, U-подібне, шихтоване | 06501-00 | 1 | 4 | Полюсні наконечники для залізного осердя, U-подібного | 06493-00 | 1 | 5 | Котушка, 600 витків | 06514-01 | 2 | 6 | Перемикач, однополюсний | 06005-00 | 1 | 7 | Тіла маятника, набір із 5 шт. | 06456-00 | 1 | 8 | Стрижень маятника | 06457-00 | 1 | 9 | Болт зі штифтом | 02052-00 | 1 | 10 | З'єднувальний провідник, 750 мм, червоний | 07362-01 | 2 | 11 | З'єднувальний провідник, 750 мм, синій | 07362-04 | 3 | 12 | PHYWE тринога, для 1 стрижня, d ≤ 14 мм | 02002-55 | 1 | 13 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=500 мм | 02032-00 | 1 | 14 | Прямокутний затискач | 02054-00 | 1 | 15 | Демонстраційний настільний секундомір, d = 130 мм | 03075-00 | 1 |
|---|
Складання
- Склади дослід за рис. 1.
- Увімкни котушки електромагніту послідовно. Великі торцеві поверхні полюсних наконечників мають бути повернуті одна до одної.
- Утримуй стрижень маятника штифтом на болті так, щоб не виникало тертя в затиску.
- Розташуй маятник разом зі штативним обладнанням так, щоб маятник міг безперешкодно коливатися між полюсними наконечниками.
Рис. 1
Виконання
- Приведи в коливання маятник, оснащений прямокутною пластиною без прорізів, – при вимкненому струмі. Через кілька періодів увімкни струм. Після ввімкнення струму маятник швидко зупиняється.
- Порівняй для різних тіл маятника час до повного загальмування коливань. Відпускай при цьому тіла маятника – при ввімкненому струмі – з однакового початкового відхилення.
- Порівняй для одного тіла маятника, наприклад для прямокутної пластини з прорізом, час гальмування за різних сил струму: напр. із кроком 0,5 А.
Протокол
Завдання (1/3)
Перетягни слова у правильні поля! Деякі ____ вдається ____ краще за інші. Тіла маятника з ____ гальмуються ледь помітно. Що більший встановлений ____, то сильніше гальмуються тіла маятника.
Завдання (2/3)
Перетягни слова у правильні поля! За ____ тіло під дією ____, що виникають, зазнає сили, яка протидіє ____ вихрових струмів – тобто ____ тіла. ____ зростає зі збільшенням ____.
Завдання (3/3)
Перетягни слова у правильні поля! Поділ тіла ____ (або непровідними шарами) зменшує ____ вихрових струмів. Технічне застосування ____ індукційних струмів знаходить, напр. для гасіння коливань під час встановлення показу вимірювальних систем (прилад із рухомою котушкою, дзеркальний гальванометр, терези) і у ____.