Célkitűzés: Lenz-szabály mágneses indukciós jelenségének kísérleti vizsgálata.
Elméleti rész: Jelenség elektromágneses indukció előfordulásában rejlik elektromos áram vezető áramkörben, amely vagy nyugalomban van egy időben változó mágneses térben, vagy állandó mágneses térben mozog úgy, hogy az áramkörbe behatoló mágneses indukciós vonalak száma megváltozik. 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: Milliamméter, 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. Tudja meg, hogyan változott mágneses fluxus F minden esetben behatol a tekercsbe. 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 a rúdmágnes északi pólusát az íves mágnes északi pólusához. 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?

• " onclick="window.open(this.href,"win2","status=no,toolbar=no,scrollbars=yes,titlebar=no,menubar=no,resizable=yes,width=640,height=480,könyvtárak =nem,hely=nem"); return false;" > Nyomtatás
• Email

9. labor

Az elektromágneses indukció jelenségének tanulmányozása

Célkitűzés: az indukciós áram, az indukciós EMF előfordulásának feltételeit tanulmányozni.

Felszerelés: tekercs, két rúd mágnes, milliaméter.

Elmélet

Az elektromos és a mágneses mezők kölcsönös kapcsolatát a kiváló angol fizikus, M. Faraday állapította meg 1831-ben. Ő fedezte fel a jelenséget. elektromágneses indukció.

Faraday számos kísérlete azt mutatja, hogy segítségével mágneses mező elektromos áramot kaphat a vezetőben.

Az elektromágneses indukció jelenségeabban áll, hogy egy zárt áramkörben elektromos áram keletkezik, amikor az áramkörbe behatoló mágneses fluxus megváltozik.

Az elektromágneses indukció jelensége során fellépő áramot ún indukció.

Az elektromos áramkörben (1. ábra) indukciós áram lép fel, ha a mágnes a tekercshez képest elmozdul, vagy fordítva. Az indukciós áram iránya mind a mágnes mozgási irányától, mind a pólusainak elhelyezkedésétől függ. Nincs indukciós áram, ha nincs relatív mozgás a tekercs és a mágnes között.

1. kép.

Szigorúan véve, amikor az áramkör mágneses térben mozog, akkor nem egy bizonyos áram keletkezik, hanem egy bizonyos e. d.s.

2. ábra.

Faraday kísérleti úton azt találta amikor a vezető áramkörben a mágneses fluxus megváltozik, E ind indukciós EMF keletkezik, amely egyenlő az áramkör által határolt felületen átmenő mágneses fluxus változási sebességével, mínusz előjellel felvéve:

Ez a képlet kifejezi Faraday törvénye:e. d.s. Az indukció egyenlő a kontúr által határolt felületen áthaladó mágneses fluxus változási sebességével.

A képlet mínusz jele tükrözi Lenz szabálya.

1833-ban Lenz kísérletileg bebizonyította az ún Lenz szabálya: a zárt körben a mágneses fluxus megváltozásakor gerjesztett indukciós áram mindig úgy van irányítva, hogy az általa létrehozott mágneses tér megakadályozza az indukciós áramot okozó mágneses fluxus változását.

Növekvő mágneses fluxussalФ>0, és ε ind< 0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его маг­нитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

Csökkenő mágneses fluxussal F<0, а ε инд >0, azaz az induktív áram mágneses tere növeli az áramkörön keresztüli csökkenő mágneses fluxust.

Lenz szabálya mélysége van fizikai jelentése – az energiamegmaradás törvényét fejezi ki: ha az áramkörön áthaladó mágneses tér növekszik, akkor az áramkörben az áramot úgy irányítják, hogy a mágneses tere a külső ellen irányuljon, és ha az áramkörön keresztüli külső mágneses tér csökken, akkor az áramot úgy irányítják, hogy a mágneses mező mező támogatja ezt a csökkenő mágneses teret.

Az indukciós emf különböző okoktól függ. Ha egyszer erős mágnest nyomunk a tekercsbe, máskor egy gyenget, akkor az első esetben a készülék leolvasása magasabb lesz. Magasabbak is lesznek, ha a mágnes gyorsan mozog. Az ebben a munkában végzett kísérletek mindegyikében az indukciós áram irányát a Lenz-szabály határozza meg. Az indukciós áram irányának meghatározására szolgáló eljárás a 2. ábrán látható.

Az ábrán kék színnel jelöljük az állandó mágnes mágneses mezőjének erővonalait és az indukciós áram mágneses terének erővonalait. A mágneses erővonalak mindig É-ről D-re irányulnak - felől északi sark nak nek Déli-sark mágnes.

Lenz szabálya szerint a vezetőben a mágneses fluxus megváltozásakor fellépő induktív elektromos áramot úgy irányítják, hogy annak mágneses tere ellensúlyozza a mágneses fluxus változását. Ezért a tekercsben a mágneses erővonalak iránya ellentétes az állandó mágnes erővonalaival, mert a mágnes a tekercs felé mozog. Az áram irányát a kardán szabálya szerint találjuk meg: ha a (jobbmenetes) kardánt úgy csavarjuk be, hogy előre mozgás egybeesik a tekercsben lévő indukciós vonalak irányával, akkor a karmantyú forgásiránya egybeesik az indukciós áram irányával.

Ezért a milliamperméteren áthaladó áram balról jobbra folyik, amint azt az 1. ábrán a piros nyíl mutatja. Abban az esetben, ha a mágnes eltávolodik a tekercstől, az induktív áram mágneses erővonalai egybeesnek az állandó mágnes erővonalaival, és az áram jobbról balra folyik.

Munkafolyamat.

Készítsen táblázatot a jelentéshez, és töltse ki a kísérletek végrehajtása közben.

	Műveletek mágnessel és tekercssel	Javallatok milliamperméter,	A milliamper mérő tű elhajlási irányai (jobbra, balra vagy íj nélkül)	Az indukciós áram iránya (Lenz szabálya szerint)
	Gyorsan helyezze be a mágnest a tekercsbe az északi pólussal
	Hagyja mozdulatlanul a mágnest a tekercsben tapasztalat után 1
	Gyorsan húzza ki a mágnest a tekercsből
	Gyorsan mozgassa a tekercset a mágnes északi pólusához
	A 4. kísérlet után hagyja mozdulatlanul a tekercset
	Gyorsan húzza el a tekercset a mágnes északi pólusától
	Lassan helyezze be az északi pólusú mágnest a tekercsbe

"AZ ELEKTROMÁGNESES INDUKCIÓ JELENSÉGÉNEK TANULMÁNYOZÁSA" LABORATÓRIUMI MUNKA A 6. lecke célja az elektromágneses indukció jelenségének tanulmányozása. Felszerelés: milliampermérő, tekercs, áramforrás, vasmagos tekercs összecsukható elektromágnesről, reosztát, kulcs, összekötő vezetékek, mágnes. Munkafolyamat 1. Csatlakoztassa a tekercset a milliampermérő bilincseihez. 2. Figyelve a milliampermérő leolvasását, vigye a mágnes egyik pólusát a tekercshez, majd állítsa le a mágnest néhány másodpercre, majd ismét közelítse a tekercshez, és mozogjon bele. 3. Írja le, hogy a tekercsben a mágnes tekercshez viszonyított mozgása során indukciós áram jelent meg? A megállása alatt? 4. Írja le, hogy változott-e a tekercsen áthatoló Ф mágneses fluxus a mágnes mozgása során? A megállása alatt? 5. Az előző kérdésre adott válaszai alapján rajzolja le és írja le, hogy milyen állapotban keletkezett az indukciós áram a tekercsben! 6. Miért változott meg az ezen a tekercsen áthatoló mágneses fluxus, amikor a mágnes megközelítette a tekercset? (a kérdés megválaszolásához először is emlékezzünk arra, hogy milyen mennyiségektől függ a Ф mágneses fluxus, másodsorban pedig mekkora a mágneses indukciós vektor B mágneses indukciós vektorának modulusa egy állandó mágnes mágneses terének közelében, és attól távol.) 7 A tekercsben lévő áram irányát az alapján lehet megítélni, hogy a milliamperméteres tű milyen irányba tér el a nulla osztástól. Ellenőrizze, hogy a tekercsben az indukciós áram iránya azonos vagy eltérő lesz-e, amikor a mágnes ugyanazon pólusa közeledik és távolodik tőle. 8. Vigye közelebb a mágnes pólusát a tekercshez olyan sebességgel, hogy a milliaméteres tű a skála határértékének legfeljebb felével térjen el. Ismételje meg ugyanazt a kísérletet, de nagyobb mágneses sebességgel, mint az első esetben. Ha a mágnesnek a tekercshez viszonyított mozgási sebessége nagyobb vagy kisebb, gyorsabban változott-e a tekercset áthatoló Ф mágneses fluxus? A tekercsen átmenő mágneses fluxus gyors vagy lassú változásával nagyobb áram jelent meg benne? Az utolsó kérdésre adott válasza alapján vonja le és írja le azt a következtetést, hogy a tekercsben fellépő indukciós áram erősségi modulusa hogyan függ a Ф mágneses fluxus változási sebességétől, kb.

150.000₽ nyereményalap 11 díszokirat A médiában való közzététel bizonyítéka

Azt már tudod, hogy az elektromos áram körül mindig van mágneses tér. Az elektromos áram és a mágneses tér elválaszthatatlanok egymástól.

De ha az elektromos áramról azt mondják, hogy mágneses teret "hoz létre", akkor nem az ellenkezője? Lehetséges-e elektromos áramot "létrehozni" mágneses tér segítségével?

Ilyen feladat be eleje XIX ban ben. sok tudós próbálta megoldani. Michael Faraday angol tudós is eléje tette. „A mágnesességet elektromossággá alakítsa” – így írta ezt a problémát Faraday naplójába 1822-ben. A tudósnak csaknem 10 év kemény munkája kellett, hogy megoldja.

Michael Faraday (1791-1867)
angol fizikus. Felfedezte az elektromágneses indukció jelenségét, a zárás és nyitás során fellépő többletáramot

Hogy megértsük, hogyan tudta Faraday "a mágnesességet elektromossággá változtatni", hajtsunk végre néhány Faraday-kísérletet modern műszerekkel.

A 119. ábra a mutatja, hogy ha egy galvanométerhez zárt tekercsbe mágnest helyeznek, akkor a galvanométer tűje eltér, jelezve az indukciós (indukált) áram megjelenését a tekercskörben. A vezetőben lévő indukciós áram ugyanolyan rendezett elektronmozgás, mint a galvanikus cellából vagy akkumulátorból kapott áram. Az "indukció" név csak az előfordulásának okát jelzi.

Rizs. 119. Induktív áram keletkezése mágnes és tekercs egymáshoz viszonyított elmozdulásakor

Amikor a mágnest eltávolítjuk a tekercsről, a galvanométer nyíl ismét eltér, de az ellenkező irányba, ami az ellenkező irányú áram előfordulását jelzi a tekercsben.

Amint a mágnes mozgása a tekercshez képest megáll, az áram leáll. Ezért a tekercs áramkörében az áram csak a mágnesnek a tekercshez viszonyított mozgása során létezik.

A tapasztalat változtatható. Tekercset helyezünk egy rögzített mágnesre és eltávolítjuk (119. ábra, b). És ismét azt tapasztalhatja, hogy a tekercs mágneshez viszonyított mozgása során ismét áram jelenik meg az áramkörben.

A 120. ábra az A tekercset mutatja az áramforrás áramkörében. Ez a tekercs egy másik C tekercsbe van beillesztve, amely egy galvanométerhez van csatlakoztatva. Amikor az A tekercs áramköre zárva és nyitva van, a C tekercsben indukciós áram lép fel.

Rizs. 120. Induktív áram keletkezése elektromos áramkör zárásakor és nyitásakor

Indukciós áram megjelenését idézheti elő a C tekercsben, illetve az A tekercs áramerősségének változtatásával vagy ezeknek a tekercseknek egymáshoz viszonyított mozgatásával.

Végezzünk még egy kísérletet. Helyezzünk mágneses térbe egy vezető lapos kontúrját, melynek végeit galvanométerrel kapcsoljuk össze (121. ábra, a). Amikor az áramkört elforgatják, a galvanométer indukciós áram megjelenését észleli benne. Az áram akkor is megjelenik, ha mágnest forgatunk az áramkör közelében vagy belsejében (121. ábra, b).

Rizs. 121. Amikor az áramkör mágneses térben forog (mágnes az áramkörhöz képest), a mágneses fluxus változása indukciós áram megjelenéséhez vezet

Az összes vizsgált kísérletben az indukciós áram akkor keletkezett, amikor a vezető által lefedett területen áthatoló mágneses fluxus megváltozott.

A 119. és 120. ábrán látható esetekben a mágneses fluxus a mágneses tér indukciójának változása miatt megváltozott. Valóban, amikor a mágnes és a tekercs egymáshoz képest elmozdult (lásd 119. ábra), a tekercs kisebb-nagyobb mágneses indukcióval esett a mezőbe (mivel a mágnes tere nem egyenletes). Az A tekercs áramkörének zárásakor és nyitásakor (lásd 120. ábra) a tekercs által keltett mágneses tér indukciója megváltozott a benne lévő áramerősség változása miatt.

Amikor a huzalkör mágneses térben forog (lásd 121. ábra, a) vagy a mágnes az áramkörhöz képest (lásd 121. ábra, b "), a mágneses fluxus megváltozott az áramkör irányának megváltozása miatt. a mágneses indukció vonalaira.

Ily módon

• a zárt vezető által határolt területet behatoló mágneses fluxus bármilyen változása esetén ebben a vezetőben elektromos áram keletkezik, amely a mágneses fluxus megváltoztatásának teljes folyamata során fennáll.

Ez az elektromágneses indukció jelensége.

Az elektromágneses indukció felfedezése az elsők egyik legfigyelemreméltóbb tudományos eredménye fele XIX ban ben. Ez okozta az elektro- és rádiótechnika megjelenését és gyors fejlődését.

Az elektromágneses indukció jelensége alapján nagy teljesítményű elektromos energia generátorokat hoztak létre, amelyek fejlesztésében tudósok és technikusok vettek részt. különböző országok. Köztük voltak honfitársaink: Emil Khristianovics Lenz, Borisz Szemjonovics Jacobi, Mihail Iosifovich Dolivo-Dobrovolsky és mások, akik nagyban hozzájárultak az elektrotechnika fejlődéséhez.

Kérdések

1. Mi volt a 119-121. ábrákon bemutatott kísérletek célja? Hogyan hajtották végre?
2. Milyen körülmények között keletkezett a kísérletekben (lásd 119., 120. ábra) indukciós áram a galvanométerre zárt tekercsben?
3. Mi az elektromágneses indukció jelensége?
4. Mi a jelentősége az elektromágneses indukció jelenségének felfedezésének?

36. gyakorlat

1. Hogyan hozzunk létre rövid távú indukciós áramot a 118. ábrán látható K 2 tekercsben?
2. A huzalgyűrűt egyenletes mágneses térbe helyezzük (122. ábra). A gyűrű mellett látható nyilak azt mutatják, hogy a és b esetben a gyűrű egyenesen mozog a mágneses tér indukciós vonalai mentén, c, d és e esetekben pedig az OO tengely körül forog, mely esetekben fordulhat elő indukciós áram. a ringben?

A munka célja: Az elektromágneses indukció jelenségének vizsgálata.
Felszereltség: milliampermérő, tekercs tekercs, íves mágnes, áramforrás, vasmagos tekercs összecsukható elektromágnesből, reosztát, kulcs, csatlakozó vezetékek, elektromos áram generátor modell (osztályonként egy).
Útmutató a munkához:
1. Csatlakoztassa a tekercset a milliampermérő bilincseihez.
2. Figyelve a milliampermérő leolvasását, hozzuk a mágnes egyik pólusát a tekercshez, majd állítsuk le a mágnest néhány másodpercre, majd ismét közelítsük a tekercshez, csúsztassuk bele (196. ábra). Írja fel, hogy a tekercsben a mágnes tekercshez viszonyított mozgása során keletkezett-e indukciós áram! megállása alatt.

Írja fel, hogy a tekercsen áthatoló Ф mágneses fluxus változott-e a mágnes mozgása során; megállása alatt.
4. Az előző kérdésre adott válaszai alapján vonja le és írja le a következtetést, hogy milyen állapotban keletkezett indukciós áram a tekercsben!
5. Miért változott meg az ezen a tekercsen áthatoló mágneses fluxus, amikor a mágnes megközelítette a tekercset? (A kérdés megválaszolásához először is emlékezzünk arra, hogy milyen mennyiségektől függ a Ф mágneses fluxus, másodszor pedig ugyanaz
hogy egy állandó mágnes mágneses mezejének B indukciós vektorának modulusa e mágnes közelében és attól távol van-e.)
6. A tekercsben áramló áram iránya az alapján ítélhető meg, hogy a milliamperméteres tű milyen irányban tér el a nulla osztástól.
Ellenőrizze, hogy az indukciós áram iránya a tekercsben azonos vagy eltérő lesz-e, amikor a mágnes ugyanazon pólusa közeledik hozzá és távolodik tőle.

4. Olyan sebességgel közelítse meg a mágnes pólusát a tekercshez, hogy a milliaméteres tű a skála határértékének legfeljebb felével térjen el.
Ismételje meg ugyanazt a kísérletet, de nagyobb mágneses sebességgel, mint az első esetben.
Ha a mágnesnek a tekercshez viszonyított mozgási sebessége nagyobb vagy kisebb, gyorsabban változott-e a tekercset áthatoló Ф mágneses fluxus?
A tekercsen átmenő mágneses fluxus gyors vagy lassú változása esetén nagyobb volt az áramerősség benne?
Az utolsó kérdésre adott válasza alapján vonja le és írja le azt a következtetést, hogy a tekercsben fellépő indukciós áram erősségi modulusa hogyan függ a tekercset áthatoló Ф mágneses fluxus változási sebességétől.
5. Állítsa össze a kísérlet elrendezését a 197. ábra szerint.
6. Ellenőrizze, hogy van-e indukciós áram az 1. tekercsben a következő esetekben:
a) a 2. tekercset tartalmazó áramkör zárásakor és nyitásakor;
b) amikor a tekercsen 2 egyenáram folyik át;
c) a 2 tekercsen átfolyó áram erősségének növelésével és csökkentésével, a reosztát csúszka megfelelő oldalra mozgatásával.
10. A 9. bekezdésben felsorolt ​​esetek közül melyikben változik az 1. mágneses fluxust áthatoló tekercs? Miért változik?
11. Figyelje meg az elektromos áram előfordulását a generátormodellben (198. ábra). Magyarázza meg, miért lép fel indukciós áram a mágneses térben forgó keretben!
Rizs. 196