Електрогустина магнітного потоку c Cobra SMARTsense

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.

iOS

Android

Windows

З'єднання котушки та SMARTsense (Current)

З'єднай котушку і Cobra SMARTsense за допомогою з'єднувальних проводів і перехідних штекерів.

Для вимірювання електричних струмів застосуй Cobra SMARTsense Current.

Встав залізне осердя в котушку.

Після цього склади генератор: змонтуй постійний магніт на колекторі й з'єднай корбу з колектором за допомогою паса. Колектор у цьому досліді використовується лише як вісь обертання.

SMARTsense Current і SMARTsense Voltage, з'єднані паралельно

Зауваження: додатково до SMARTsense Current ти можеш під'єднати паралельно ще й SMARTsense Voltage, щоб під час досліду одночасно вимірювати і струм, і напругу.

Увімкни датчик (датчики) SMARTsense, утримуючи близько трьох секунд кнопку I/O. Запусти measureAPP і вибери датчик (датчики), щоб під'єднати їх.

Експериментальна установка 1 - котушка із залізним осердям

Дослід: частина 1

• Розмісти котушку із залізним осердям і під'єднаним SMARTsense поблизу постійного магніта, як показано на рисунку.
• Запусти вимірювання і приведи постійний магніт у швидке обертання за допомогою шківа з корбою та привідного паса.
• Що ти спостерігаєш? За потреби збережи своє вимірювання.

Експериментальна установка 2 - котушка без залізного осердя

Дослід: частина 2

• Повтори дослід 1, але цього разу без залізного осердя в котушці.
• Піднеси котушку до постійного магніта і запусти нове вимірювання.
• Приведи постійний магніт в обертання з такою самою швидкістю, як у 1-й частині досліду, і спостерігай за отриманим графіком.
• Заверши вимірювання і за потреби збережи його.