Електромагнітна індукція c Cobra SMARTsense

Експериментальна установка

Принцип роботи трансформатора заснований на явищі електромагнітної індукції. Трансформатори призначені для перетворення електроенергії і є широко використовуваним компонентом в електротехніці. Вони використовуються як у вигляді самостійних приладів, так і як складові елементи інших електротехнічних пристроїв.

Основним завданням трансформатора є перетворення вхідної напруги в іншу вихідну напругу. Окрім кількості витків котушок, що використовуються, дуже важливу роль відіграє їхня будова, а також магнітна проникність матеріалу всередині котушок.

попередні знання

Студенти мають бути ознайомлені з законом електромагнітної індукції та основами електрики.

Принцип

Первинна котушка, підключена до змінної напруги, створює магнітний потік, який змінюється з часом. Зміна магнітного потоку створює електричне поле у вторинній котушці, а отже, і струм.

Закон електромагнітної індукції:

Мета навчання

За допомогою цього експерименту можна продемонструвати принцип електромагнітної індукції. Змінний магнітний потік створює в котушці електричний струм. Досліджується вплив залізного осердя у двох котушках.

Завдання

1 Виміряйте індуковану напругу в котушках без залізного осердя.

2 Виміряйте індуковану напругу в котушках з залізним осердям.

Крім того, завдання можна варіювати, вимірюючи також відстань між котушками (із залізним осердям і без нього).

До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках під час викладання природничих наук.

Електрична зубна щітка

Принцип дії трансформаторів заснований на законі електромагнітної індукції. При цьому електричне поле індукується змінним у часі магнітним полем, яке, в свою чергу, генерує електричний струм.

Це означає, що, наприклад, електричні зубні щітки або деякі смартфони можна заряджати бездротовим способом, поклавши їх на зарядну станцію, при цьому між зарядною станцією та пристроєм не буде жодного металевого контакту.

У цьому експерименті Ви дізнаєтеся про практичні застосування закону електромагнітної індукції.

1. Виміряйте індуковану напругу на котушці, яка не під'єднана до джерела живлення.
2. Зверніть увагу на вплив вставленого залізного осердя.

iOS

Android

Windows

Експериментальна установка

Зберіть експериментальну установку, як показано на рисунку.

Для цього послідовно з'єднайте джерело живлення (напруга змінного струму 6 В), резистор 10 Ом і одну з коротких котушок з 100 витків для первинного кола. Вольтметр під'єднується паралельно до первинної котушки, щоб виміряти індуковану напругу на первинній обмотці.

Вторинне коло складається з другої короткої котушки з 100 витків і вольтметра, який вимірює індуковану (наведену) напругу на вторинній обмотці.

Запустіть застосунок measureAPP на планшеті та увімкніть датчик Cobra SMARTsense - Магнітне поле (Cobra SMARTsense magnetic field) (утримуйте кнопку вводу/виводу приблизно 3 с).

Виберіть датчик у застосунку measureAPP і підключіть його до програми. Необхідно виконати такі налаштування:

• Точний діапазон вимірювання (- 5 мТл ... + 5 мТл).
• Частота вимірювання: 200 Гц

У розділі "Вимірювальний канал" виберіть тільки поздовжній напрямок датчика, і встановіть його на нуль.

Розміщення залізного стрижня в котушках

1. Увімкніть джерело живлення.

2. Запишіть значення первинної та вторинної напруги в протокол.

3. Помістіть датчик магнітного поля за котушку у вторинному колі і почніть вимірювання впродовж декількох секунд. Збережіть результати вимірювання

4. Вимкніть джерело живлення.

Діапазони вимірювання:

Первинна напруга: 0-2 В змінного струму

Вторинна напруга: 0-2 В змінного струму

5. Вставте залізне осердя по центру в обидві котушки і знову ввімкніть джерело живлення.

6. Запишіть значення первинної та вторинної напруги в Протокол і вимкніть джерело живлення.

7. Тепер знову помістіть датчик магнітного поля за котушкою у вторинному колі (безпосередньо біля залізного осердя) і почніть ще одне вимірювання, яке триватиме кілька секунд. Запишіть результати вимірювання.