Fizikatanár GBOU 58. számú Szevasztopol város Safronenko N.I.

Az óra témája: Faraday kísérletei. Elektromágneses indukció.

Laboratóriumi munka "A jelenség kutatása elektromágneses indukció»

Az óra céljai : Ismerje/értse: az elektromágneses indukció jelenségének meghatározása. Legyen képes az elektromágneses indukció leírására és magyarázatára,képes legyen megfigyelni természetes jelenség, egyszerű mérőeszközökkel vizsgálja a fizikai jelenségeket.

- fejlesztés: fejleszteni logikus gondolkodás, kognitív érdeklődés, megfigyelés.

- oktatási: Bízz a természet megismerésének lehetőségében,szükséga tudományos eredmények ésszerű felhasználása további fejlődés emberi társadalom, a tudomány és a technológia alkotóinak tisztelete.

Felszerelés: Elektromágneses indukció: galvanométer tekercs, mágnes, magtekercs, áramforrás, reosztát, AC magtekercs, tömör és hornyolt gyűrű, izzótekercs. Film M. Faradayról.

Az óra típusa: kombinált óra

Az óra módszere: részben feltáró, magyarázó és szemléltető jellegű

Házi feladat:

21. § (90-93. o.), szóban válaszoljon a kérdésekre 90. o., 11. teszt 108. o.

Laboratóriumi munka

Az elektromágneses indukció jelenségének vizsgálata

Célkitűzés: utána járni

1) milyen feltételek mellett lép fel indukciós áram egy zárt áramkörben (tekercsben);

2) mi határozza meg az indukciós áram irányát;

3) mi határozza meg az indukciós áram erősségét.

Felszerelés : milliaméter, tekercs, mágnes

Az órák alatt.

Csatlakoztassa a tekercs végeit a milliampermérő kapcsokhoz.

1. Tudja meg, mit elektromos áram (induktív) a tekercsben akkor lép fel, amikor a tekercs belsejében a mágneses tér megváltozik. A tekercsen belüli mágneses tér változását úgy lehet előidézni, hogy egy mágnest nyomunk a tekercsbe vagy onnan ki.

a) Helyezze be a mágnest a déli pólussal a tekercsbe, majd távolítsa el.

b) Helyezze be a mágnest az északi pólussal a tekercsbe, majd távolítsa el.

Amikor a mágnes megmozdult, megjelent az áram (induktív) a tekercsben? (A mágneses tér megváltoztatásakor indukciós áram jelent meg a tekercsben?)

2. Tudja meg, mit az indukciós áram iránya a mágnes tekercshez viszonyított mozgási irányától függ (a mágnes be van helyezve vagy eltávolítva) és attól, hogy a mágnest melyik pólusra helyezik be vagy távolítják el.

a) Helyezze be a mágnest a déli pólussal a tekercsbe, majd távolítsa el. Figyelje meg, mi történik a milliamperes tűvel mindkét esetben.

b) Helyezze be a mágnest az északi pólussal a tekercsbe, majd távolítsa el. Figyelje meg, mi történik a milliamperes tűvel mindkét esetben. Rajzolja meg a milliamperes tű elhajlásának irányait:

mágnes pólusok

Tekerni

A tekercsről

Déli-sark

északi sark

3. Tudja meg, mit az indukciós áram erőssége a mágnes sebességétől (a tekercsben lévő mágneses tér változási sebességétől) függ.

Lassan helyezze be a mágnest a tekercsbe. Figyelje a milliamperméter leolvasását.

Gyorsan helyezze be a mágnest a tekercsbe. Figyelje a milliamperméter leolvasását.

Kimenet.

Az órák alatt

Út a tudáshoz? Könnyen érthető. A válasz egyszerű: „Tévedsz és újra tévedsz, de minden alkalommal kevesebbet, kevesebbet. Reményem, hogy a mai lecke eggyel kevesebb lesz ezen a tudás útján. Leckénket az elektromágneses indukció jelenségének szenteljük, amelyet Michael Faraday angol fizikus fedezett fel 1831. augusztus 29-én. Ritka eset, amikor egy új figyelemre méltó felfedezés dátuma ilyen pontosan ismert!

Az elektromágneses indukció jelensége az előfordulás jelensége elektromos áram zárt vezetőben (tekercsben), amikor a tekercsen belüli külső mágneses tér megváltozik. Az áramot induktívnak nevezzük. Indukció - mutatás, fogadás.

Az óra célja: tanulmányozza az elektromágneses indukció jelenségét, i.e. zárt áramkörben (tekercsben) milyen körülmények között keletkezik indukciós áram, derítse ki, mi határozza meg az indukciós áram irányát és nagyságát.

Az anyag tanulmányozásával egyidejűleg laboratóriumi munkát fog végezni.

A 19. század elején (1820) a dán tudós, Oersted kísérletei után világossá vált, hogy az elektromos áram mágneses teret hoz létre maga körül. Nézzük újra ezt az élményt. (A diák elmondja Oersted tapasztalatait ). Ezek után felmerült a kérdés, hogy lehet-e áramot nyerni mágneses tér segítségével, pl. hajtsa végre a fordított műveletet. A 19. század első felében a tudósok éppen az ilyen kísérletek felé fordultak: elkezdték keresni annak lehetőségét, hogy mágneses tér hatására elektromos áramot hozzanak létre. M. Faraday a következőket írta naplójában: "A mágnesességet elektromossággá alakítsa." És közel tíz évig ment a cél felé. Zseniálisan megoldotta a feladatot. Emlékeztetőül arra, hogy mire kell állandóan gondolnia, egy mágnest hordott a zsebében. Ezzel a leckével tisztelegünk a nagy tudós előtt.

Gondoljunk csak Michael Faradayre. Ki ő? (A diák M. Faraday-ről beszél ).

A kovács fia, újságárus, könyvkötő, önállóan, könyvekből fizikát és kémiát tanuló autodidakta, a kiváló vegyész, Devi laboránsa és végül tudós, remek munkát végzett, találékonyságot mutatott, kitartás, kitartás, amíg mágneses mező segítségével elektromos áramot nem kapott.

Tegyünk egy utazást a távoli időkbe, és reprodukáljuk Faraday kísérleteit. Faradayt a fizika történetének legnagyobb kísérletezőjének tartják.

N S

1) 2)

SN

A mágnest behelyezték a tekercsbe. Amikor a mágnes elmozdult, áramot (indukciót) rögzítettek a tekercsben. Az első séma meglehetősen egyszerű volt. Először is, M. Faraday egy tekercset használt egy nagy szám fordul. A tekercset egy milliamperméteres műszerhez kötötték. Azt kell mondanunk, hogy azokban a távoli időkben nem volt elég jó műszer az elektromos áram mérésére. Ezért szokatlan műszaki megoldást alkalmaztak: vettek egy mágnestűt, mellé egy vezetőt tettek, amelyen áram folyt, az áram áramlását pedig a mágnestű eltérése alapján ítélték meg. Az áramerősséget egy milliamperméter leolvasása alapján fogjuk megítélni.

A tanulók reprodukálják a tapasztalatokat, elvégzik a laboratóriumi munka 1. lépését. Észrevettük, hogy a milliamperméteres tű eltér a nulla értékétől, i.e. azt mutatja, hogy a mágnes elmozdulásakor áram jelent meg az áramkörben. Amint a mágnes leáll, a nyíl visszaáll a nulla helyzetbe, azaz nincs elektromos áram az áramkörben. Az áram akkor jelenik meg, amikor a tekercsen belüli mágneses tér megváltozik.

Eljutottunk ahhoz, amiről az óra elején beszéltünk: változó mágneses tér segítségével elektromos áramot kaptunk. Ez M. Faraday első érdeme.

M. Faraday második érdeme - megállapította, hogy mitől függ az indukciós áram iránya. Mi is telepítjük.A tanulók a 2. tételt a laboratóriumi munkában teljesítik. Térjünk át a laboratóriumi munka 3. bekezdésére. Nézzük meg, hogy az indukciós áram erőssége függ a mágnes sebességétől (a tekercsben lévő mágneses tér változási sebességétől).

Milyen következtetéseket vont le M. Faraday?

Egy zárt körben elektromos áram jelenik meg, amikor a mágneses tér megváltozik (ha a mágneses tér létezik, de nem változik, akkor nincs áram).

Az indukciós áram iránya a mágnes és pólusai mozgási irányától függ.

Az induktív áram erőssége arányos a mágneses tér változásának sebességével.

M. Faraday második kísérlete:

Vettem két tekercset egy közös magra. Az egyik milliampermérőhöz csatlakozik, a másik pedig egy kulccsal az áramforráshoz. Amint az áramkör bezárult, a milliampermérő az indukciós áramot mutatta. Kinyitva is áramot mutatott. Amíg az áramkör zárva van, pl. áram van az áramkörben, a milliaméter nem mutatta az áramerősséget. A mágneses tér létezik, de nem változik.

Tekintsük M. Faraday kísérleteinek modern változatát. Be- és kiveszünk elektromágnest, galvanométerre kapcsolt tekercsbe magot, áramot ki-be kapcsolunk, reosztát segítségével változtatjuk az áramerősséget. A tekercs magjára egy izzós tekercset helyeznek, amelyen keresztül váltakozó áram folyik.

Kiderült feltételeket az indukciós áram zárt áramkörében (tekercsében) való előfordulása. És miok előfordulása? Emlékezzünk vissza az elektromos áram létezésének feltételeire. Ezek a következők: töltött részecskék és elektromos tér. A tény az, hogy a változó mágneses tér elektromos teret (örvényt) hoz létre a térben, amely ráhat szabad elektronok a tekercsben, és irányított mozgásba hozza őket, így indukciós áramot hoz létre.

A mágneses tér megváltozik, a zárt hurkon áthaladó mágneses erővonalak száma változik. Ha a keretet mágneses térben forgatja, akkor indukciós áram jelenik meg benne.Generátor modell megjelenítése.

Az elektromágneses indukció jelenségének felfedezése nagy jelentőséggel bírt a technológia fejlődése, a generátorok létrehozása szempontjából, amelyek segítségével villamos energiát állítanak elő, amelyeket energiaipari vállalkozásokban (erőművekben) használnak fel.12.02 perctől vetítik a M. Faraday-ről szóló filmet "Az elektromosságtól az elektromos generátorokig".

A transzformátorok az elektromágneses indukció jelenségén dolgoznak, melynek segítségével veszteség nélkül továbbítják az elektromosságot.Egy elektromos vezeték látható.

Az elektromágneses indukció jelenségét egy hibaérzékelő működésében alkalmazzák, melynek segítségével acél gerendákat és síneket vizsgálnak (a nyalábban lévő heterogenitások torzítják a mágneses teret és indukciós áram jelenik meg a hibaérzékelő tekercsben).

Szeretnék felidézni Helmholtz szavait: "Amíg az emberek élvezik az elektromosság előnyeit, emlékezni fognak Faraday nevére."

„Legyenek szentek azok, akik alkotó lelkesedéssel, az egész világot felfedezve törvényeket fedeztek fel benne.”

Úgy gondolom, hogy a tudás útján még kevesebb a hiba.

Mit tanultál? (Hogy az áramerősség változó mágneses tér segítségével nyerhető. Megtudtuk, mitől függ az indukciós áram iránya és nagysága).

Mit tanultál? (Kérjen indukciós áramot változó mágneses mező segítségével).

Kérdések:

A fémgyűrűbe az első két másodpercben mágnest helyeznek, a következő két másodpercben mozdulatlan a gyűrű belsejében, a következő két másodpercben pedig eltávolítják. Mennyi idő alatt folyik át az áram a tekercsen? (1-2-től; 5-6-ig).

A mágnesre egy gyűrű van felhelyezve résszel és anélkül. Mi az indukált áram? (Zárt körben)

A váltakozó áramforráshoz csatlakoztatott tekercs magján egy gyűrű található. Kapcsolja be az áramot, és a gyűrű visszaverődik. Miért?

Tábla elrendezés:

"Változtasd a mágnesességet elektromossággá"

M. Faraday

M. Faraday portréja

M. Faraday kísérleteinek rajzai.

Az elektromágneses indukció az a jelenség, amikor egy zárt vezetőben (tekercsben) elektromos áram keletkezik, amikor a tekercsen belül megváltozik a külső mágneses tér.

Ezt az áramot induktívnak nevezzük.

Michael Faraday volt az első, aki tanulmányozta az elektromágneses indukció jelenségét. Pontosabban, ő állapította meg és vizsgálta ezt a jelenséget, és kereste a mágnesesség elektromossággá alakításának módjait.

Tíz évbe telt egy ilyen probléma megoldása, de most mindenhol felhasználjuk munkája gyümölcsét, és el sem tudjuk képzelni modern élet elektromágneses indukció alkalmazása nélkül. 8. osztályban már foglalkoztunk ezzel a témával, a 9. osztályban részletesebben foglalkozunk ezzel a jelenséggel, de a képletek levezetése a 10. évfolyamos tantárgyra vonatkozik. Ezt a linket követve megismerkedhet a kérdés minden vonatkozásával.

Az elektromágneses indukció jelensége: vegyük figyelembe a tapasztalatot

Megvizsgáljuk, mi az elektromágneses indukció jelensége. Kísérletet végezhet, amelyhez galvanométerre, állandó mágnesre és tekercsre van szüksége. A galvanométert a tekercshez csatlakoztatva állandó mágnest tolunk a tekercs belsejébe. Ebben az esetben a galvanométer mutatja az áramerősség változását az áramkörben.

Mivel nincs áramforrásunk az áramkörben, logikus az a feltételezés, hogy az áram a tekercsen belüli mágneses tér megjelenése miatt keletkezik. Amikor visszahúzzuk a mágnest a tekercsből, látni fogjuk, hogy a galvanométer leolvasása ismét megváltozik, de a tűje az ellenkező irányba tér el. Ismét kapunk egy áramot, de már a másik irányba irányítva.

Most egy hasonló kísérletet végzünk ugyanazokkal az elemekkel, csak egyidejűleg rögzítjük a mágnest mozdulatlanul, és most magát a tekercset rakjuk fel és eltávolítjuk a mágnesről, a galvanométerhez csatlakoztatva. Ugyanezt az eredményt kapjuk, a galvanométer mutatója megmutatja az áram megjelenését az áramkörben. Ebben az esetben, amikor a mágnes áll, nincs áram az áramkörben, a nyíl nullán áll.

Ugyanennek a kísérletnek egy módosított változata is elvégezhető, csak az állandó mágnest egy elektromosra cseréljük, ami ki- és bekapcsolható. Az első tapasztalatokhoz hasonló eredményeket kapunk, amikor a mágnes a tekercs belsejében mozog. Ezenkívül az álló elektromágnes kikapcsolásakor és kikapcsolásakor az áram rövid távú megjelenését okozza a tekercs áramkörében.

A tekercs helyettesíthető vezető áramkörrel, és kísérleteket lehet végezni magának az áramkörnek az állandó mágneses térben történő mozgatásával és forgatásával, vagy egy mágnessel egy fix áramkörben. Az eredmény ugyanaz lesz az áram megjelenése az áramkörben, amikor a mágnes vagy az áramkör elmozdul.

A mágneses tér változása áram megjelenését okozza

Mindebből az következik, hogy a mágneses tér változása elektromos áram megjelenését idézi elő a vezetőben. Ez az áram nem különbözik attól az áramtól, amelyet például akkumulátorokból kaphatunk. De előfordulásának okának jelzésére az ilyen áramot indukciónak nevezték.

Minden esetben megváltoztattuk a mágneses teret, vagy inkább mágneses fluxus keresztül a vezetőn, ami egy áramot eredményez. Így a következő definíciót lehet levezetni:

A zárt vezető áramkörébe behatoló mágneses fluxus bármilyen változása esetén elektromos áram keletkezik ebben a vezetőben, amely a mágneses fluxus megváltoztatásának teljes folyamata alatt létezik.

Tanterv

Az óra témája: Laboratóriumi munka: "Az elektromágneses indukció jelenségének tanulmányozása"

Foglalkozás típusa - vegyes.

Az óra típusa kombinált.

Az óra tanulási céljai: az elektromágneses indukció jelenségének tanulmányozására

Az óra céljai:

Nevelési:tanulmányozza az elektromágneses indukció jelenségét

Fejlesztés. A megfigyelési képesség fejlesztése, elképzelés kialakítása a tudományos ismeretek folyamatáról.

Nevelési. Fejlessze a tárgy iránti kognitív érdeklődést, fejlessze a meghallgatás és a meghallgatás képességét.

Tervezett oktatási eredményeket: hozzájárulni a fizika tanításában a gyakorlati orientáció erősítéséhez, a megszerzett ismeretek különféle helyzetekben történő alkalmazásához szükséges készségek kialakításához.

Személyiség: -val hozzájárulnak a fizikai tárgyak érzelmi érzékeléséhez, a meghallgatás képességéhez, gondolataik világos és pontos kifejezéséhez, a testi problémák megoldásában való kezdeményezőkészség és aktivitás kialakításához, a csoportmunka képességének kialakításához.

Metatárgy: pa szemléltetőeszközök (rajzok, modellek, diagramok) megértésének és használatának képességének fejlesztése. Az algoritmikus előírások lényegének megértése és a javasolt algoritmusnak megfelelő cselekvés képességének fejlesztése.

téma: kb ismeri a fizikai nyelvet, képes a párhuzamos és soros kapcsolatok felismerésére, képes az elektromos áramkörben való eligazodásra, az áramkörök összeállítására. Képes általánosítani és következtetéseket levonni.

Az óra előrehaladása:

1. Az óra kezdetének megszervezése (hiányzók megjelölése, a tanulók órára való felkészültségének ellenőrzése, a tanulók házi feladattal kapcsolatos kérdéseinek megválaszolása) - 2-5 perc.

A tanár elmondja a tanulóknak az óra témáját, megfogalmazza az óra céljait és megismerteti a tanulókkal az óratervet. A tanulók füzetükbe írják az óra témáját. A tanár megteremti a feltételeket a tanulási tevékenységek motiválásához.

Új anyag elsajátítása:

Elmélet. Az elektromágneses indukció jelenségeabban áll, hogy egy vezető áramkörben elektromos áram keletkezik, amely vagy váltakozó mágneses térben nyugszik, vagy állandó mágneses térben mozog oly módon, hogy az áramkörbe behatoló mágneses indukciós vonalak száma megváltozik.

A tér minden pontjában a mágneses teret a B mágneses indukciós vektor jellemzi. Tegyünk egy zárt vezetőt (áramkört) egyenletes mágneses térbe (lásd 1. ábra).

1. kép

Normál a vezető síkjával szöget zár bea mágneses indukciós vektor irányával.

mágneses fluxusФ egy S területű felületen keresztül olyan értéket nevezünk, amely egyenlő a B mágneses indukciós vektor modulusának és az S területnek és a szög koszinuszának szorzatával.vektorok közöttÉs .

Ф=В S cos α (1)

A zárt áramkörben fellépő induktív áram irányát a mágneses fluxus megváltozásakor határozza meg Lenz szabálya: a zárt körben fellépő induktív áram azzal mágneses mező ellensúlyozza a mágneses fluxus változását, amely ezt okozza.

Alkalmazza a Lenz-szabályt a következőképpen:

1. Állítsa be a külső mágneses tér B mágneses indukció vonalainak irányát.

2. Nézze meg, hogy ennek a mezőnek a mágneses indukciós fluxusa növekszik-e a körvonal által határolt felületen keresztül ( F 0), vagy csökken ( F 0).

3. Állítsa be a mágneses indukció B "mágneses mező vonalainak irányát

induktív áram Ia gimlet szabályt használva.

Amikor a mágneses fluxus átváltozik a kontúr által határolt felületen, az utóbbiban külső erők jelennek meg, amelyek hatását az EMF, ún. Az indukció EMF.

Az elektromágneses indukció törvénye szerint a zárt hurokban az indukció EMF abszolút értékében egyenlő a hurok által határolt felületen áthaladó mágneses fluxus változási sebességével:

Eszközök és felszerelések:galvanométer, tápegység, magtekercsek, íves mágnes, kulcs, összekötő vezetékek, reosztát.

Munkarend:

1. Indukciós áram elérése. Ehhez szüksége van:

1.1. Az 1.1. ábra segítségével állítsunk össze egy 2 tekercsből álló áramkört, amelyek közül az egyik reosztáton és egy kulcson keresztül egy egyenáramú forráshoz csatlakozik, a második pedig, amely az első felett található, egy érzékeny galvanométerhez van csatlakoztatva. (lásd 1.1. ábra.)

1.1. ábra.

1.2. Zárja és nyissa ki az áramkört.

1.3. Ügyeljen arra, hogy a tekercs elektromos áramkörének zárásakor az egyik tekercsben az indukciós áram keletkezzen, amely az elsőhöz képest álló helyzetben van, miközben figyeli a galvanométer tűjének eltérési irányát.

1.4. Indítsa el a galvanométerhez csatlakoztatott tekercset egy egyenáramú forráshoz csatlakoztatott tekercshez képest.

1.5. Győződjön meg arról, hogy a galvanométer érzékeli az elektromos áram fellépését a második tekercsben annak bármilyen mozgása esetén, miközben a galvanométer nyílának iránya megváltozik.

1.6. Végezzen kísérletet galvanométerhez csatlakoztatott tekerccsel (lásd 1.2. ábra)

1.2. ábra.

1.7. Győződjön meg arról, hogy az indukciós áram akkor lép fel, amikor az állandó mágnes a tekercshez képest elmozdul.

1.8. Az elvégzett kísérletekben vonjon le következtetést az indukciós áram okáról!

2. A Lenz-szabály teljesülésének ellenőrzése.

2.1. Ismételje meg a kísérletet az 1.6. bekezdéstől (1.2. ábra)

2.2. A kísérlet mind a 4 esetéhez rajzoljon diagramokat (4 diagram).

2.3. ábra.

2.3. Minden esetben ellenőrizze a Lenz-szabály teljesülését, és ezen adatok szerint töltse ki a 2.1.

2.1. táblázat.

N tapasztalat	Módszer indukciós áram előállítására
	A mágnes északi pólusának hozzáadása a tekercshez				növeli
	A mágnes északi pólusának eltávolítása a tekercsről				csökken
	A mágnes déli pólusának behelyezése a tekercsbe				növeli
	A mágnes déli pólusának eltávolítása a tekercsről				csökken

3. Következtetést kell levonni az elvégzett laboratóriumi munkáról!

4. Válaszold meg a biztonsági kérdéseket.

Tesztkérdések:

1. Hogyan kell egy zárt áramkörnek egyenletes mágneses térben, transzlációsan vagy forgóan mozognia, hogy induktív áram jöjjön létre benne?

2. Magyarázza meg, miért van olyan irányú az induktív áram az áramkörben, hogy a mágneses tere megakadályozza az ok mágneses fluxusának megváltozását?

3. Miért van "-" jel az elektromágneses indukció törvényében?

4. Egy mágnesezett acélrúd esik át egy mágnesezett gyűrűn a tengelye mentén, amelynek tengelye merőleges a gyűrű síkjára. Hogyan változik az áram a ringben?

Laboratóriumi munkába vétel 11

1. Mi a neve a mágneses tér teljesítményjellemzőjének? Grafikus jelentése.

2. Hogyan határozható meg a mágneses indukciós vektor modulusa?

3. Adja meg a mágneses térindukció mértékegységének definícióját!

4. Hogyan határozható meg a mágneses indukciós vektor iránya?

5. Fogalmazd meg a gimlet szabályt!

6. Írja fel a mágneses fluxus kiszámításának képletét! Mi a grafikus jelentése?

7. Határozza meg a mágneses fluxus mértékegységét!

8. Mi az elektromágneses indukció jelensége?

9. Mi az oka a töltések szétválásának egy mágneses térben mozgó vezetőben?

10. Mi az oka a töltések szétválásának egy álló vezetőben váltakozó mágneses térben?

11. Fogalmazza meg az elektromágneses indukció törvényét! Írd le a képletet.

12. Fogalmazd meg Lenz szabályát!

13. Magyarázza meg Lenz szabályát az energia megmaradás törvényén!

Ebben a leckében a 4. számú „Az elektromágneses indukció jelenségének tanulmányozása” című laboratóriumi munkát végezzük. A lecke célja az elektromágneses indukció jelenségének tanulmányozása lesz. A szükséges felszerelések felhasználásával laboratóriumi munkát végzünk, amelynek végén megtanuljuk, hogyan kell megfelelően tanulmányozni és meghatározni ezt a jelenséget.

A cél a tanulás elektromágneses indukció jelenségei.

Felszerelés:

1. Milliméter.

2. Mágnes.

3. Tekercs-tekercs.

4. Aktuális forrás.

5. Reosztát.

6. Kulcs.

7. Tekercs elektromágnesről.

8. Csatlakozó vezetékek.

Rizs. 1. Kísérleti berendezések

Kezdjük a labort a beállítások összegyűjtésével. A laborban használt áramkör összeállításához rögzítünk egy tekercset egy milliamperméterhez, és egy mágnest használunk, amelyet közelebb vagy távolabb helyezünk a tekercstől. Ugyanakkor emlékeznünk kell arra, hogy mi fog történni, amikor az indukciós áram megjelenik.

Rizs. 2. 1. kísérlet

Gondoljuk át, hogyan magyarázzuk meg a jelenséget, amit megfigyelünk. Hogyan befolyásolja a mágneses fluxus a látottakat, különösen az elektromos áram eredetét? Ehhez nézze meg a segéd ábrát.

Rizs. 3. Állandó rúdmágnes mágneses erővonalai

Felhívjuk figyelmét, hogy a mágneses indukció vonalai az északi pólusból jönnek ki, belépnek Déli-sark. Ugyanakkor ezeknek a vonalaknak a száma, sűrűségük eltérő a mágnes különböző részein. Figyeljük meg, hogy a mágneses tér iránya is pontról pontra változik. Ezért azt mondhatjuk, hogy a mágneses fluxus változása oda vezet, hogy egy zárt vezetőben elektromos áram keletkezik, de csak akkor, amikor a mágnes mozog, ezért megváltozik a tekercs menetei által határolt területre behatoló mágneses fluxus.

Az elektromágneses indukció vizsgálatának következő szakasza a definícióhoz kapcsolódik az indukciós áram iránya. Az indukciós áram irányát az alapján tudjuk megítélni, hogy a milliamperméter nyila milyen irányban tér el. Használjunk íves mágnest, és látni fogjuk, hogy amikor a mágnes közeledik, a nyíl egy irányba el fog térni. Ha most a mágnest a másik irányba mozgatja, a nyíl a másik irányba fog eltérni. A kísérlet eredményeként elmondhatjuk, hogy az indukciós áram iránya a mágnes mozgási irányától is függ. Azt is megjegyezzük, hogy az indukciós áram iránya a mágnes pólusától is függ.

Felhívjuk figyelmét, hogy az indukciós áram nagysága függ a mágnes mozgási sebességétől, és ugyanakkor a mágneses fluxus változási sebességétől.

Laboratóriumi munkánk második része egy másik kísérlethez kapcsolódik. Nézzük meg ennek a kísérletnek a sémáját, és beszéljük meg, mit fogunk most tenni.

Rizs. 4. 2. kísérlet

A második körben elvileg semmi sem változott az induktív áram mérését illetően. Ugyanaz a milliaméter a tekercshez van rögzítve. Minden marad úgy, ahogy az első esetben volt. De most nem egy állandó mágnes mozgása miatt fogunk megváltozni a mágneses fluxusban, hanem a második tekercsben lévő áramerősség változása miatt.

Az első részben a jelenlétet fogjuk vizsgálni indukciós áram az áramkör zárásakor és nyitásakor. Tehát a kísérlet első része: bezárjuk a kulcsot. Figyelem, nő az áramerősség az áramkörben, a nyíl félretért, de figyeljen, most a kulcs zárva van, és a milliampermérő nem mutat elektromos áramot. Az tény, hogy a mágneses fluxusban nincs változás, erről már beszéltünk. Ha most kinyitja a kulcsot, a milliampermérő mutatja, hogy az áram iránya megváltozott.

A második kísérletben meglátjuk, hogyan indukciós áram amikor a második körben az elektromos áram megváltozik.

A kísérlet következő része annak követése lesz, hogyan változik az indukciós áram, ha az áramkörben a reosztát miatt megváltozik az áram. Tudod, ha változunk elektromos ellenállás az áramkörben, akkor Ohm törvényét követve az elektromos áram is megváltozik. Az elektromos áram változásával a mágneses tér is megváltozik. A reosztát csúszóérintkezőjének mozgatásakor a mágneses tér megváltozik, ami indukciós áram megjelenéséhez vezet.

A labor befejezéseként meg kell vizsgálnunk, hogyan jön létre induktív elektromos áram egy elektromos áramgenerátorban.

Rizs. 5. Elektromos áramfejlesztő

Fő része egy mágnes, és ezekben a mágnesekben van egy tekercs, amely bizonyos számú tekercset tartalmaz. Ha most megforgatjuk ennek a generátornak a kerekét, akkor a tekercs tekercsében indukciós elektromos áram indukálódik. A kísérletből látható, hogy a fordulatszám növekedése ahhoz vezet, hogy az izzó fényesebben kezd égni.

A további irodalom listája:

Aksenovich L. A. Fizika in Gimnázium: Elmélet. Feladatok. Tesztek: Proc. ellátást nyújtó intézmények részére általános. környezetek, oktatás / L.A. Aksenovich, N.N. Rakina, K. S. Farino; Szerk. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - C. 347-348. Myakishev G.Ya. Fizika: Elektrodinamika. 10-11 évfolyam. Tankönyv a fizika elmélyült tanulmányozásához / G.Ya. Myakishev, A.3. Szinyakov, V.A. Slobodskov. - M.: Túzok, 2005. - 476 p. Purysheva N.S. Fizika. 9. évfolyam Tankönyv. / Purysheva N.S., Vazheevskaya N.E., Charugin V.M. 2. kiadás, sztereotípia. - M.: Túzok, 2007.

Célkitűzés: Lenz-szabály mágneses indukciós jelenségének kísérleti vizsgálata.
Elméleti rész: Az elektromágneses indukció jelensége abban áll, hogy egy vezető áramkörben elektromos áram lép fel, amely vagy egy időben változó mágneses térben nyugszik, vagy állandó mágneses térben mozog úgy, hogy a mágneses indukciós vonalak száma áthatol az áramkörön. áramköri változások. Esetünkben ésszerűbb lenne a mágneses teret időben megváltoztatni, hiszen azt egy mozgó (szabadon) mágnes hozza létre. Lenz szabálya szerint a zárt áramkörben fellépő induktív áram a mágneses mezőjével ellensúlyozza az azt előidéző ​​mágneses fluxus változását. Ebben az esetben ezt a milliamperméteres tű eltérésével figyelhetjük meg.
Felszerelés: Milliméter, tápegység, tekercsek maggal, íves mágnes, nyomógombos kapcsoló, összekötő vezetékek, mágnestű (iránytű), reosztát.

Munkarend

I. Az indukciós áram keletkezésének feltételeinek feltárása.

1. Csatlakoztassa a tekercset a milliampermérő bilincseihez.
2. Figyelje meg a milliaméter leolvasását, figyelje meg, hogy történt-e indukciós áram, ha:

* helyezzen be egy mágnest a rögzített tekercsbe,
* távolítsa el a mágnest a rögzített tekercsről,
* helyezze a mágnest a tekercs belsejébe, hagyja mozdulatlanul.

3. Nézze meg, hogyan változott minden esetben a tekercsen áthatoló Ф mágneses fluxus. Következtetést vonjon le arról, hogy milyen állapotban jelent meg az induktív áram a tekercsben.
II. Az indukciós áram irányának vizsgálata.

1. A tekercsben lévő áram iránya az alapján ítélhető meg, hogy a milliamperméteres tű milyen irányban tér el a nulla osztástól.
Ellenőrizze, hogy az indukciós áram iránya azonos lesz-e, ha:
* helyezze be a tekercsbe, és távolítsa el a mágnest az északi pólussal;
* helyezze be a mágnest a mágnestekercsbe az északi és a déli pólussal.
2. Nézze meg, mi változott minden esetben. Következtetést vonjon le arról, hogy mi határozza meg az indukciós áram irányát. III. Az indukciós áram nagyságának vizsgálata.

1. Lassan és nagyobb sebességgel vigye közelebb a mágnest a rögzített tekercshez, figyelve, hány osztás (N 1 , N 2 ) a milliamperméter nyila eltér.

2. Vigye közelebb a mágnest a tekercshez az északi pólussal. Jegyezze meg, hány osztás N 1 a milliaméter tűje eltér.

Rögzítse az íves mágnes északi pólusához északi sark szalag mágnes. Nézze meg, hány osztás N A 2. ábrán a milliamperméter nyila eltér, ha két mágnes egyidejűleg közeledik.

3. Nézze meg, hogyan változott a mágneses fluxus minden esetben! Következtetést vonjon le arra vonatkozóan, hogy mitől függ az indukciós áram nagysága.

Válaszolj a kérdésekre:

1. Először gyorsan, majd lassan nyomja be a mágnest a rézhuzal tekercsébe. Ugyanaz az elektromos töltés kerül át a tekercs huzalszakaszán?
2. Lesz-e indukciós áram a gumigyűrűben, ha mágnest vezetünk bele?