Електрогустина магнітного потоку

Світлофор, керований за допомогою індукції

Електрогустина магнітного потоку - явище, яке ще у 19 столітті відкрив і описав англійський фізик-експериментатор Майкл Фарадей. Закон індукції стверджує, що електричне поле виникає саме тоді, коли змінюється магнітний потік. Це електричне поле часто вдається виявити вимірюванням електричної напруги. Цю так звану дію індукції сьогодні використовують здебільшого в електричних машинах - електродвигунах, генераторах і трансформаторах, але вона знаходить застосування і в цілком повсякденних галузях. Так, наприклад, для перемикання світлофорних систем. Для цього у дорожнє покриття вбудовують індукційні петлі, які реєструють, щойно на них стає автомобіль.

Попередні знання

Учні мають уже опрацювати й зрозуміти базові досліди з електродвигуном (наприклад, двигун постійного струму та синхронний двигун), щоб відчути магнітні поля, які створюють котушки зі струмом.

Принцип

Електрогустина магнітного потоку, яку також називають індукцією Фарадея, виникає, наприклад, тоді, коли постійний магніт рухають крізь обмотку котушки. Відносний рух спричиняє зміну магнітного потоку крізь витки котушки й тим самим виникнення електричного струму.

Навчальна мета

У цьому досліді треба опрацювати й зрозуміти явище електрогустини магнітного потоку та її застосування.

Завдання

Учні мають привести в рух за допомогою корби й паса постійний магніт, змонтований поперек осі обертання, і таким чином змусити його обертатися. Після цього вони мають піднести до магніта, що обертається, котушку із залізним осердям і виміряти утворену напругу або утворений струм.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Вказівки щодо виконання:

• У цьому досліді варто, щоб учні й учениці працювали удвох. Одна особа крутить корбу, а друга тримає котушку.
• Використовуваний вимірювальний прилад має бути розрахований на вимірювання або змінної напруги в мілівольтовому діапазоні, або змінного струму в міліамперному діапазоні.

Світлофор, керований за допомогою індукції

Електрогустина магнітного потоку означає, що зміна густини магнітного потоку створює в провіднику електричне поле (а отже, й електричний струм). Зміни густини магнітного потоку можуть спричинятися, наприклад, змінним магнітним полем котушки або рухом постійного магніта. Так, наприклад, можуть автоматично перемикатися світлофори на дорогах. Індукційні петлі в дорожньому покритті реєструють зміну магнітного поля, спричинену автомобілем, що стоїть над ними, і світлофор перемикається на зелений.

Ти знаєш, що зі струму можна дістати рух - як, наприклад, в електродвигуні. У цьому досліді ти маєш з'ясувати, чи працює цей процес і навпаки, тобто чи можна з руху дістати струм.

Для цього ти дієш так:

1. Склади експериментальну установку і під'єднай котушку до мультиметра.
2. Приведи постійний магніт в обертання і спостерігай за мультиметром.

Схема досліду

Дослід: частина 1

• Збери установку так, як показано на рисунку поруч.
• Котушка має осердя із заліза і з'єднана з вольтметром або амперметром.
• За допомогою ремінного шківа з корбою та привідного паса приведи постійний магніт у швидке обертання.
• Потім піднеси котушку до магніта, що обертається, так, як показано на рисунку.
• Що ти спостерігаєш?

Схема досліду

Дослід: частина 2

• Повтори дослід без залізного осердя в котушці.
• Знову спостерігай за універсальним вимірювальним приладом і поглянь, чи відбулися зміни.