Магнітне гальмування з Cobra DigiCart

Вільне падіння в парку розваг

Магнітне гальмування

Саме цей принцип використовують у вежі вільного падіння в парку розваг: гальмування вихрострумовим гальмом. Якщо взяти постійні магніти, таке гальмування дуже надійне, бо працює навіть тоді, коли зникає струм. Тож щасливої дороги.

У цьому досліді учні дізнаються про вихрострумове гальмо. Воно дає змогу гальмувати без зношування і є застосуванням правила Ленца.

Попередні знання

Цей дослід потребує попередніх знань про електрогустину магнітного потоку і закон Фарадея. Крім того, треба знати правило Ленца.

Принцип

Якщо в провіднику спричинити зміну магнітного потоку , то за законом Фарадея в провіднику індукується напруга :

Вона породжує так звані вихрові струми. Ці вихрові струми, своєю чергою, створюють магнітні поля, які за правилом Ленца протидіють причині свого виникнення і тим самим гальмують рух магніта.

Навчальна мета

У цьому досліді учні дізнаються про вихрострумове гальмо. Воно дає змогу гальмувати без зношування і є застосуванням правила Ленца.

Завдання

Учні пускають DigiCart із закріпленим магнітом уздовж алюмінієвого листа, встановленого збоку на напрямній. Вони досліджують, як він гальмує в різних зонах алюмінієвого листа.

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

Відео (мова оригіналу)

Sciencetastic - Youtube

Магнітне гальмування

Саме цей принцип використовують у вежі вільного падіння в парку розваг: гальмування вихрострумовим гальмом. Якщо взяти постійні магніти, таке гальмування дуже надійне, бо працює навіть тоді, коли зникає струм. Тож щасливої дороги.

У цьому досліді ти дізнаєшся про вихрострумове гальмо. Воно дає змогу гальмувати без зношування і є застосуванням правила Ленца.

Схема досліду

1. Пусти DigiCart із закріпленим магнітом уздовж алюмінієвого листа, встановленого збоку на напрямній.
   
   
2. Дослідь, як він гальмує в різних зонах алюмінієвого листа.

Загальний вигляд установки

• Закріпи магнітний пусковий пристрій на тому кінці напрямної, де регулюється висота.
  
• За допомогою рівня постав напрямну горизонтально. Потім натягни на кінці напрямної дві гумові стрічки на призначених для цього чорних циліндрах.
  

Зауваження: алюмінієвий лист має три зони. У першій зоні лист продірявлений і зубчастий, у другій зоні лист продірявлений, а в третій - необроблений.

Загальний вигляд установки

• Закріпи алюмінієвий лист збоку на напрямній (рисунок). (Зону 1 DigiCart проходить першою). Візьми білі пластикові шайби як проставки між напрямною і листом. Завдяки їм DigiCart рухається без тертя.
• Закріпи магніт на DigiCart, як показано на рисунку 1. Крім того, приєднай до DigiCart контактну шайбу для магнітного пускового пристрою і постав DigiCart на напрямну.
• Запусти застосунок DigiCart.

З'єднання з DigiCart

• Вибери в переліку дослід 11. Відкриється вікно вимірювання.
• З'єднай DigiCart із застосунком.
• ​​​​Спершу треба натиснути й утримувати щонайменше 3 секунди перемикач ON на DigiCart. Потім у застосунку через значок Bluetooth (1.) відкривають вікно з'єднання. Там має з'явитися DigiCart. Якщо ні, список можна оновити натисканням на Scan (2.).
• Тепер один раз торкаються DigiCart у списку і кнопкою «Під'єднати» (3.) встановлюють з'єднання. Вікно можна знову сховати кнопкою закриття (4.).

Порядок дій під час вимірювання

• На рисунку показано кроки вимірювання.
• На індикаторі швидкості (1.) показано миттєву швидкість.
• Якщо вимірювання не завершуватимуть вручну, у полі "Тривалість" (2.) можна задати час, коли воно має завершитися.
• У полі "Інтервал" (3.) задають час між двома точками вимірювання.

Порядок дій під час вимірювання

• Кнопкою ON увімкни магнітний пусковий пристрій і причепи до нього DigiCart. Гумова стрічка при цьому натягується.
• Почни вимірювання натисканням "Почати вимірювання" (4.).
• Тепер відчепи DigiCart від магнітного пускового пристрою, натиснувши кнопку ON ще раз.
• Заверши вимірювання вручну натисканням "Завершити вимірювання" (5.), щойно DigiCart пройде всі три зони алюмінієвого листа.

Порядок дій під час вимірювання

• Поверни DigiCart у початкове положення і зафіксуй його магнітним пусковим пристроєм.
• Виконай ще одне вимірювання. Заверши його, щойно DigiCart вийде із зони 2.
• Виконай ще одне вимірювання. Заверши його, щойно DigiCart вийде із зони 1.
• Натисканням "Вибрати діапазон вимірювання" (6.) вибери на діаграмі «швидкість - час» ділянку для DigiCart у зоні 1. Вибір роблять, проводячи пальцем по проміжку. Тоді натисни "Зберегти" (7.).

Порядок дій під час вимірювання

• Повтори останній крок. Цього разу вибери ділянку із зони 2 (лишається тільки дві криві).
• Повтори крок ще раз. Цього разу вибери ділянку із зони 3 (лишається тільки одна крива).
• Щоб вилучити рядок із таблиці, торкнися його і натисни кнопку "Вилучити" (8.). Якщо вибрати діапазон вимірювання заново і натиснути «Зберегти», рядок заповниться новими значеннями.

Порядок дій під час опрацювання результатів

• Таблиця на рисунку 3 показує для кожного з 3 діапазонів вимірювання (зони 1-3) прискорення, визначені з відповідних кривих.
• У зоні 1 воно становило
• У зоні 2 воно становило
• У зоні 3 воно становило

Оскільки йдеться про гальмування, значення від'ємні. Модуль прискорення найбільший у зоні 3 і найменший у зоні 1.

Порядок дій під час опрацювання результатів

У зоні 1 вихрові струмине можуть розвинутися вільно (зубці). Магнітні поля, що виникають, не надто сильні. Прискорення тут найменше.

У зоні 2 вихрові струми розвиваються краще (зубців уже немає). Це дає сильніші магнітні поля, і гальмування DigiCart зростає.

У зоні 3 для вихрових струмів уже немає жодних перешкод. Там магнітні поля найсильніші, а отже, і гальмування DigiCart теж.

Примітка: натягни ще гумові стрічки, щоб збільшити початкову швидкість візка. Повтори вимірювання. Що ти помічаєш?

www.giphy.com

www.giphy.com