Інформація для вчителів
Застосування
Дослід Томсона з кільцем дає змогу вражаюче продемонструвати електромагнітні сили.
Густина магнітного потоку прискорює кільце вгору. За більшої потужності короткозамкнене кільце, звісно, можна підкинути ще вище.
Схема досліду
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з принципом вихрового струму.
Принцип
Правило Ленца:
Магнітне поле котушки індукує в короткозамкненому кільці струми. За правилом Ленца індуковані струми створюють у короткозамкненому кільці протилежне магнітне поле. Тож котушку й короткозамкнене кільце можна розуміти як протилежно напрямлені магніти, які відштовхуються.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні мають зрозуміти, наскільки потужними можуть бути електромагнітні сили.
Завдання
Поспостерігай за короткозамкненим кільцем після вмикання струму.
Інформація для учнів
Мотивація
Дослід Томсона з кільцем дає змогу вражаюче продемонструвати електромагнітні сили. Густина магнітного потоку прискорює кільце вгору. За більшої потужності короткозамкнене кільце, звісно, можна підкинути ще вище.
Принцип, що стоїть за цим дослідом, застосовують в електромагнітних рейкових гарматах (railgun).
Боєприпас рейкової гармати
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | PHYWE Регульований трансформатор із цифровою індикацією, RiSU 2019 пост. струм: 0...20 В, 12 A / змін. струм: 0...25 В, 12 A | 13542-93 | 1 |
| 2 | Залізне осердя, I-подібне, шихтоване, L=300 мм | 06504-01 | 1 |
| 3 | Основа для залізних осердь | 06508-00 | 1 |
| 4 | Котушка, 150 витків, коротка | 06520-02 | 1 |
| 5 | Короткозамкнене кільце Томсона | 06565-00 | 1 |
| 6 | Короткозамкнене кільце Томсона з прорізом | 06565-01 | 1 |
| 7 | Перемикач, однополюсний | 06005-00 | 1 |
| 8 | З'єднувальний провід, 32 А, 750 мм, чорний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07362-05 | 3 |
Складання
- Збери установку за рис. 1.
- Увімкни блок живлення, котушку і розімкнений вимикач послідовно. Постав котушку на тримач із залізним осердям. Поклади короткозамкнене кільце на котушку.
Рис. 1
Виконання
- Встанови на регульованому трансформаторі, за розімкненого вимикача, змінну напругу 25 В.
- Замкни вимикач і спостерігай за короткозамкненим кільцем Томсона.
- Для демонстрації цей дослід можна повторити й за інших напруг.
- Як перший варіант досліду кільце надівають на залізне осердя вже після того, як вимикач замкнено.
- Як другий варіант тепер за розімкненого вимикача надівають на залізне осердя короткозамкнене кільце Томсона з прорізом.
- Замкни вимикач і спостерігай за кільцем.
Протокол
Завдання (1/3)
Питання
Питання
Питання
Питання
Завдання (2/3)
Перетягни слова у правильні поля! У короткозамкненому кільці Томсона змінне поле ____ індукує колові струми. ____ пояснює, чому магнітні поля котушки і короткозамкненого ____ Томсона протилежні. Сила протилежних магнітних полів спричиняє ____ прискорення вільно покладеного короткозамкненого кільця. Щойно короткозамкнене кільце перестає охоплювати ____, воно більше не прискорюється, бо без залізного осердя електромагнітна ____ значно менша.
Завдання (3/3)
Перетягни слова у правильні поля! Оскільки величина ____, а отже й індукованих ____, пропорційна електричній ____ в первинному колі, за більших ____ кільце злітає вище. Короткозамкнене кільце зависає, коли дія магнітної сили і сила тяжіння Землі перебувають у ____. У короткозамкненому кільці з прорізом колові струми текти не можуть, тож помітне магнітне поле протилежного напрямку не утворюється. Отже, відштовхування теж не виникає.