ТЕМА: Вивчення явища електромагнітної індукції.
НАВЧАЛЬНА МЕТА: Дослідити явища електромагнітної індукції - утворення електричного струму в електричному контурі за допомогою магнітного поля; встановити, від чого залежать напрям і сила цього індукційного струму.
ОБЛАДНАННЯ ТА ОСНАЩЕННЯ: Міліамперметр; джерело живлення; котушки з осердям; дугоподібний магніт; вимикач кнопковий; з'єднувальні провідники; магнітна стрілка (компас); реостат.
ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПЛОЖЕННЯ
Електромагнітна індукція — явище створення в просторі вихрового електричного поля змінним магнітним полем.
Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним провідником.
Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:
де
— електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнтіному полі, у вольтах
N — кількість витків у котушці
Φ — магнітний потік у веберах
Напрям індукованого поля визначається правилом Ленца.
Індукційний струм, який виникає в замкнутому провідниі має такий напрямок, що його магнітне поле компенсує ту зміну магнітного потоку, яка викликала цей струм.
ХІД РОБОТИ
1 Вставте в одну з котушток залізне осердя, закріпивши його гайкою. Через міліамперметр, реостат і вимикач приєднайте цю котушку до джерела живлення. Вимикачем увімкніть струм і за допомогою магнітної стрілки (компаса) визначте магнітні полюси котушки із струмом. Зафіксуйте, в який бік відхиляється при цьому стрілка міліамперметра. У процесі виконання роботи магнітні полюси котушки зі струмом можна визначити за напрямом відхилення стрілки міліамперметра.
2 Від'єднайте від кола реостат і вимикач, замкніть міліамперметр на котушку, зберігаючи порядок з'єднання їхніх клем.
3 Приставте осердя до одного з полюсів дугоподібного магніту і вставте в котушку, спостерігаючи одночасно за стрілкою міліамперметра.
4 Повторіть спостереження, виймаючи осердя з котушки, а також змінюючи полюси магніту.
5 Накресліть схему досліду і перевірте правило Ленца для кожного випадку.
6 Розмістіть другу котушку поряд з першою так, щоб їхні осі збігалися.
7 Вставте в обидві котушки залізні осердя і через вимикач приєднайте котушку до джерела струму.
8 Замикаючи і розмикаючи вимикач, спостерігайте відхилення стрілки міліамперметра.
9 Накрееліть схему досліду і перевірте, як виконується правило Ленца.
10 За результатами досліджень зробіть висновок.
ЗМІСТ ЗВІТУ
1 Мета роботи
2 Обладнання
3 Таблиці з дослідженнями та розрахунками
4 Розрахунки
5 Висновки
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДО ЗАХИСТУ:
1 За якої умови індукується електричний струм?
2 Від чого залежить напрям індукційного струму і як його можна визначити?
3 Від чого залежить сила індукційного струму? ЕРС індукції?
4 Магнітний потік через незамкнене коло змінюється. Що виникатиме в провідниках кола? Що виникатиме в навколишньому просторі?
5 Дві котушки мають однакові розміри і однакову кількість витків, намотаних з дроту однакового перерізу, але з різного матеріалу: одна з міді, інша з ні хрому. Яка ЕРС і сила індукційного струму виникне в цих котушках за однакової швидкості зміни магнітного потоку?
