Інформація для вчителів
Застосування
Електрогустина магнітного потоку описує виникнення електричної напруги, коли змінюється магнітний потік крізь котушку. Напругу, що виникає, можна безпосередньо виміряти й виявити як електричне поле.
Практичний приклад - велосипедне динамо: тут завдяки обертанню колеса магніт рухається повз котушку. Змінна напруженість магнітного поля створює електричну напругу, яка живить велосипедну лампу.
Схема досліду
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Попередні знання не потрібні.
Принцип
Якщо певним чином рухати магніт усередині котушки, це призводить до зміни магнітного потоку всередині електричного провідника. Ця зміна індукує електричну напругу і тим самим протікання електричного струму в котушці.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні та учениці мають зрозуміти принцип електрогустини магнітного потоку й самостійно опрацювати пропорційність між індукційною напругою та швидкістю зміни густини магнітного потоку. Це слугує підготовкою до введення закону електрогустини магнітного потоку.
Завдання
- Складання досліду відповідно до вказівок.
- Рух магніту з одночасним реєструванням густини магнітного потоку та індукованої напруги.
- Виведення зв'язків між зареєстрованими величинами.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Велосипедне освітлення, що працює завдяки електромагнітній індукції
Чи замислювалися ви колись, чому велосипедна лампа від динамо світиться, щойно ви рушаєте, - зовсім без батарейки чи вимикача? Пояснення цьому дає електрогустина магнітного потоку: через рух колеса змінюється магнітне поле, завдяки чому в котушці виникає електрична напруга.
Цей принцип застосовують і всюди, де струм виробляють рухом. У досліді ви з'ясуєте, як зміни магнітного поля створюють електричну енергію і яку роль при цьому відіграють напрямок і швидкість руху.
Завдання
- Склади дослід відповідно до вказівок.
- Рухай магніт і реєструй густину магнітного потоку та індуковану напругу.
- Виведи зв'язки між зареєстрованими величинами й дай відповіді на завдання в протоколі.
Схема досліду
Обладнання
Складання (1/2)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/2)
- Склади дослід відповідно до рисунка поруч.
- Використай котушку з такими характеристиками
Схема досліду
Виконання (1/4)
Cobra SMARTsense Voltage & Magentic Field
- Увімкни датчики Cobra SMARTsense Voltage і Cobra SMARTsense Magnetic Field, утримуючи кнопку на обох датчиках близько 3 секунд.
- Переконайся, що пристрій може з'єднуватися з Bluetooth.
- Відкрий PHYWE measureAPP і вибери датчики "Voltage" і "Magentic Field".
Виконання (2/4)
Після того як ти з'єднав датчик Cobra SMARTsense Magentic Field, виконай у measureAPP 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» вибери частоту дискретизації для датчиків. Що вона вища, то точніші вимірювання.
Виконання (3/4)
Виконай у measureAPP подальші кроки:
- Перейди в розділ «Конфігурація» і натисни кнопку «Обнулити». Вибери і напругу, і густину магнітного потоку.
Насамкінець переналаштуй вісь X, натиснувши на шестірню, що розташована поряд із віссю X.
- Вибери напругу .
- Вісь Y підлаштується автоматично і має показувати густину магнітного потоку .
Виконання (4/4)
Запусти вимірювання. Рухай магніт за різними схемами перед котушкою або в ній. Виконуй рухи не надто швидко і час від часу зберігай свої вимірювання для порівняльних графіків.
Ось кілька прикладів того, що ти можеш зробити. Занось свої спостереження в розділ протоколу:
- Всунь магніт у котушку північним полюсом уперед, зачекай трохи і висунь магніт назад
- Повтори процедуру для боку з південним полюсом.
- Рухай магніт швидше - усередину котушки та з неї.
- Залиш магніт у котушці нерухомим.
- Оберни магніт у котушці навколо поздовжньої осі.
Протокол
Опрацювання результатів (1/2)
Рух
Північний полюс усередину котушки
Північний полюс із котушки назовні
Південний полюс усередину котушки
Південний полюс із котушки назовні
Спостереження
Рух
Спостереження
Швидший рух магніту
Магніт нерухомий у котушці
Обертання магніту навколо поздовжньої осі
У розділі «Опрацювання результатів (2/2)» ви можете записати придумані вами рухи та відповідні спостереження.
Опрацювання результатів (2/2)
Рух
Спостереження
Рух
Спостереження
Завдання 1
Питання
Питання
Завдання 2
Перетягни слова у правильні поля! ____ магніту в котушці впливає на ____. Якщо магніт рухати ____, через рівномірну зміну магнітного поля виникає ____. При ____ русі зростає швидкість зміни магнітного потоку, завдяки чому створюється ____. Якщо ж тримати магніт нерухомо, магнітне поле лишається сталим і напруга більше ____. Лише при новому русі або зміні напрямку ____ знову змінюється, і напруга стає вимірною.
Завдання 3
Заповни пропуски. Електрогустина магнітного потоку описує виникнення електричної напруги, коли змінюється ____ крізь ____. Якщо магніт всувати в котушку або висувати з неї, магнітний потік змінюється, завдяки чому індукується ____. Що ____ рух, то більша індукційна напруга. Якщо ж тримати магніт нерухомо, магнітне поле лишається ____, і напруга не виникає. Ця залежність випливає з принципу, що індукційна напруга ____ швидкості зміни магнітного потоку.