Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Якщо рухати магніт крізь провідник, виникає напруга. Це називають електрогустиною магнітного потоку, або індукцією Фарадея.
Явище електрогустини магнітного потоку сьогодні годі уявити відсутнім, і воно має численні застосування. Генератори, як-от велосипедна динамо-машина, водяні турбіни на греблях чи вітрогенератори, використовують принцип індукції, щоб виробляти струм.
У цьому досліді досліджують, як поводиться напруга індукції залежно від часу, потрібного магніту, щоб пролетіти крізь котушку.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Попередні знання не потрібні.
Принцип
Падаючий магніт створює зміну магнітного потоку, який діє на електричний провідник. Ця зміна індукує електричну напругу, а отже, і струм у провіднику.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учениці та учні мають зрозуміти принцип електрогустини магнітного потоку. При цьому вони мають дослідити й осмислити перебіг напруги індукції під час падіння магніта.
Завдання
Склади дослід згідно з інструкціями. Далі дай магніту впасти крізь котушку і запиши при цьому перебіг напруги. Потім зміни висоту падіння і виконай дослід ще раз. Наостанок витлумач свої результати.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Слід подбати про те, щоб магніт падав на м'яку підкладку. Ловити магніт рукою з великої висоти падіння може бути боляче і може призвести до травм.
Інформація для учнів
Мотивація
Вітропарк
Чи замислювався ти колись, як вітрогенератори насправді виробляють струм?
Таємниця в електромагнітній індукції! Коли магніт рухають крізь електричний провідник або повз нього і цим створюють змінне з часом магнітне поле, на електричному провіднику виникає напруга.
Як саме це виглядає і яким простим це може бути, ти дізнаєшся в цьому досліді.
Завдання
Схема досліду
- Склади дослід згідно з інструкціями.
- Дай магніту впасти крізь котушку і запиши перебіг напруги.
- Зміни висоту падіння і виконай дослід ще раз.
- Витлумач свої результати.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Cobra SMARTsense Voltage - Датчик для вимірювання електричної напруги ± 30 В (Bluetooth + USB) | 12901-01 | 1 |
| 2 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 3 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 1 |
| 4 | Подвійна муфта | 02043-00 | 2 |
| 5 | Штативний затискач, розхил 60 мм | 37706-03 | 1 |
| 6 | Тримач котушки | 06528-00 | 1 |
| 7 | Котушка, 1600 витків | 07830-01 | 1 |
| 8 | Магніт, d=8 мм, l=60 мм | 06317-00 | 1 |
| 9 | З'єднувальний провід, 25 см, 19 А, синій, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07313-04 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провід, 25 см, 19 А, червоний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07313-01 | 1 |
| 11 | Пластикова трубка | 03479-00 | 1 |
| 12 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
Складання (1/2)
Для вимірювання напруг потрібні датчик Cobra SMARTsense і measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити в App Store - QR-коди див. нижче. Перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (планшет, смартфон, ПК)Bluetooth.
measureAPP для операційних систем Android
measureAPP для операційних систем iOS
measureAPP для планшетів / ПК з Windows 10
Складання (2/2)
Склади дослід відповідно до рисунка.
Подбай про те, щоб магніт падав на м'яку підкладку, а не на твердий стіл.
Виконання (1/3)
Датчик Cobra SMARTsense Voltage
Увімкни свій датчик Cobra SMARTsense Voltage, утримуючи кнопку на датчику 3 секунди.
Відкрий measure App на своєму планшеті чи смартфоні і переконайся, що пристрій може з'єднуватися з пристроями Bluetooth.
Обери датчик "Cobra SMARTsense Voltage".
У розділі «Конфігурація» встанови в MeasureAPP частоту опитування 10.000 Гц.
Виконання (2/3)
Запусти вимірювання.
Дай магніту впасти згори крізь котушку.
Скористайся функцією масштабування в MeasureAPP і збільш криву напруги.
Збережи вимірювання.
Вигляд MeasureAPP
Виконання (3/3)
Виконання досліду
Виконай ще два вимірювання. Змінюй при цьому такий параметр:
- Збільш висоту падіння магніта.
- Тримай висоту падіння сталою, але переверни магніт.
Порівняй криві напруги й опиши відмінності, які ти спостерігаєш. Далі внеси свої спостереження у передбачене поле в розділі «Протокол».
Протокол
Опрацювання результатів
Як співвідносяться додатна й від'ємна криві напруги під час падіння?
Як впливає висота падіння? Чому?
Як впливає напрямок магніта? Чому?
Завдання 1
Заповни пропуски. Електрогустина магнітного потоку описує явище, за якого змінне з часом магнітне поле індукує на електричному провіднику ____. Це можна створити, рухаючи ____ крізь котушку або повз неї. Або ж магніт може лишатися нерухомим, тоді як рухають ____. Індукована напруга при цьому ____ зі швидкістю відносного руху між магнітом і котушкою.
Завдання 2
Питання
Питання
Питання
Завдання 3
Перетягни слова у пропуски. Створені криві напруги залежать від висоти падіння й від орієнтації ____. Чим ____ висота падіння магніта, тим більша створена напруга. Це пояснюється більшим ____ магніта. З цієї причини значення напруги також менше при ____, ніж при ____. Щоб змінити ____ напруги на протилежний, можна ____ магніт і дати йому впасти крізь ____.