Магнітне поле всередині котушки з Cobra SMARTsense

Схема досліду

Котушки створюють магнітне поле, коли крізь них тече струм. У цьому випадку говорять про електромагніт. Що більша сила струму, то сильніше магнітне поле, а отже й густина магнітного потоку . Зв'язок між густиною магнітного потоку і силою струму досліджується в цьому досліді.

Електромагніти сьогодні застосовують у численних пристроях, наприклад у гучномовцях, дверних дзвінках, підіймальних магнітах і навіть у прискорювачах частинок.

Попередні знання

Учні мають бути обізнані з основними поняттями густини магнітного потоку і знати, що котушка, крізь яку тече струм, створює магнітне поле.

Принцип

Якщо пропустити струм крізь котушку, вона створює магнітне поле. Сила магнітного поля залежить як від властивостей котушки, так і від сили струму. Що більша сила струму, то більша густина магнітного потоку. У цьому досліді учні та учениці самостійно опрацюють цей зв'язок і обчислять магнітну сталу ​.

Навчальна мета

У цьому досліді досліджується залежність густини магнітного потоку від сили струму. Крім того, учні та учениці навчаться виводити магнітну сталу з отриманих результатів вимірювань.

Завдання

1. Досліди зв'язок між густиною магнітного потоку всередині котушки і силою струму.
2. Визнач значення магнітної сталої

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

Примітка

Максимальну силу струму для котушки перевищувати не можна, інакше котушки можуть перегрітися.

Ти вже колись замислювався, як екскаватори можуть піднімати й опускати залізо, не використовуючи захвата? Це можливо завдяки магнітам - точніше, завдяки електромагнітам. Електромагніти, тобто котушки, створюють магнітне поле, щойно крізь них потече струм, і тому їх можна вмикати й вимикати за бажанням. Схожий принцип є і в інших пристроях, наприклад у гучномовцях чи дверних дзвінках.

Як саме магнітне поле, тобто густина магнітного потоку , пов'язане із силою струму? Це ми й з'ясуємо в цьому досліді!

Електромагніт на екскаваторі

1. Склади дослід за інструкціями.
2. Досліди зв'язок між густиною магнітного потоку всередині котушки і силою струму.
3. Визнач значення магнітної сталої .

iOS

Android

Windows

• Склади дослід за поданою схемою електричного кола. Якщо натиснеш на кнопку, покажеться також фото установки.
• Увімкни датчик Cobra SMARTsense Current у те місце, де на схемі позначено амперметр.
• Використай котушку з 1600 витків.
• Створи на блоці живлення постійну напругу . Спочатку встанови силу струму . Сила струму в ході досліду змінюватиметься, але не повинна перевищувати значення . Увімкни блок живлення.

• Увімкни свій датчик Cobra SMARTsense Current, утримуючи кнопку на датчику 3 секунди.
• Відкрий measureAPP на своєму планшеті чи смартфоні й переконайся, що пристрій може з'єднуватися з пристроями Bluetooth.
• Вибери датчик "Cobra SMARTsense Current" і так з'єднай його із застосунком.

Cobra SMARTsense Current

Тепер з'єднай датчик Cobra SMARTsense Magentic Field із measureAPP у той самий спосіб.

Виконай для датчика в застосунку такі налаштування:

• Після з'єднання вибери точний діапазон вимірювання ... для датчика.
• У пункті «Канал вимірювання» вибери лише поздовжній напрямок
• датчика, щоб вимірювалася лише густина магнітного потоку в напрямку поздовжньої осі датчика.
• У пункті «Конфігурація» встанови частоту дискретизації .

Виконай у measureAPP подальші кроки:

1. Перейди в розділ «Конфігурація» і натисни кнопку «Обнулити». Вибери і струм, і густину магнітного потоку.
2. У розділі «Конфігурація» встанови режим запису значень «Точкове вимірювання».

Тепер, запустивши вимірювання натисканням червоної круглої кнопки, ти можеш додавати точкові вимірювання для кожної сили струму до графіка, що будується.

• записати ще одне значення:

• Насамкінець переналаштуй вісь X, натиснувши на шестірню, що розташована поряд із віссю X.
• Вибери струм .
• Вісь Y підлаштується автоматично і має показувати густину магнітного потоку .

Окремі значення вимірювань

• Запусти вимірювання.
• Почни з і збільшуй силу струму кроками по до .
• Для кожної сили струму запиши значення густини магнітного потоку.
• Стеж за тим, щоб сила струму ніколи не перевищувала значення!

Проведення прямої через виміряні значення

Тепер проведи пряму через виміряні значення. Пряму ти проводиш від руки після натискання на кнопку, обведену червоним. Запиши кутовий коефіцієнт дотичної. Можеш також скористатися лінійною регресією (зелене коло).