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Labor Nr. 9

Untersuchung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion

Zielsetzung: Untersuchung der Bedingungen für das Auftreten von Induktionsstrom, Induktions-EMK.

Ausrüstung: Spule, zwei Stabmagnete, Milliamperemeter.

Theorie

Die gegenseitige Verbindung von elektrischen und magnetischen Feldern wurde 1831 von dem hervorragenden englischen Physiker M. Faraday festgestellt. Er entdeckte das Phänomen Elektromagnetische Induktion.

Zahlreiche Experimente von Faraday zeigen, dass es mit Hilfe eines Magnetfeldes möglich ist, einen elektrischen Strom in einem Leiter zu gewinnen.

Das Phänomen der elektromagnetischen Induktionbesteht im Auftreten eines elektrischen Stroms in einem geschlossenen Stromkreis, wenn sich der magnetische Fluss, der den Stromkreis durchdringt, ändert.

Der Strom, der während des Phänomens der elektromagnetischen Induktion auftritt, wird genannt Induktion.

Im Stromkreis (Bild 1) entsteht bei einer Bewegung des Magneten relativ zur Spule oder umgekehrt ein Induktionsstrom. Die Richtung des Induktionsstroms hängt sowohl von der Bewegungsrichtung des Magneten als auch von der Lage seiner Pole ab. Ohne Relativbewegung von Spule und Magnet entsteht kein Induktionsstrom.

Bild 1.

Wenn sich der Stromkreis in einem Magnetfeld bewegt, wird genau genommen kein bestimmter Strom erzeugt, sondern ein bestimmtes e. d.s.

Figur 2.

Faraday hat das experimentell herausgefunden Wenn sich der Magnetfluss im leitenden Kreis ändert, entsteht eine Induktions-EMK E ind , die gleich der Änderungsrate des Magnetflusses durch die vom Kreis begrenzte Oberfläche ist, mit einem Minuszeichen:

Diese Formel drückt aus Faradaysches Gesetz:e. d.s. Induktion ist gleich der Änderungsrate des magnetischen Flusses durch die von der Kontur begrenzte Oberfläche.

Das Minuszeichen in der Formel spiegelt wider Lenzsche Regel.

1833 bewies Lenz experimentell eine Aussage namens Lenzsche Regel: Der in einem geschlossenen Kreis bei Änderung des Magnetflusses angeregte Induktionsstrom wird immer so gerichtet, dass das von ihm erzeugte Magnetfeld eine Änderung des Magnetflusses verhindert, der den Induktionsstrom verursacht.

Mit zunehmendem magnetischen FlussÄ>0 und ε ind< 0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его маг­нитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

Mit abnehmendem magnetischem Fluss F<0, а ε инд >0, d.h. Das Magnetfeld des induktiven Stroms erhöht den abnehmenden Magnetfluss durch den Stromkreis.

Lenzsche Regel hat eine Tiefe physikalische Bedeutung – es drückt den Energieerhaltungssatz aus: Wenn das Magnetfeld durch den Stromkreis zunimmt, wird der Strom im Stromkreis so geleitet, dass sein Magnetfeld gegen das externe gerichtet ist, und wenn das externe Magnetfeld durch den Stromkreis abnimmt, wird der Strom so geleitet, dass er magnetisch ist Feld unterstützt dieses abnehmende Magnetfeld.

Die Induktions-EMK hängt von verschiedenen Gründen ab. Wird einmal ein starker Magnet in die Spule gedrückt und das andere Mal ein schwacher, dann werden die Messwerte des Geräts im ersten Fall höher sein. Sie werden auch höher sein, wenn sich der Magnet schnell bewegt. In jedem der in dieser Arbeit durchgeführten Experimente wird die Richtung des Induktionsstroms durch die Lenz-Regel bestimmt. Das Verfahren zur Bestimmung der Richtung des Induktionsstroms ist in Abbildung 2 dargestellt.

In der Figur sind die Feldlinien des Magnetfelds des Permanentmagneten und die Feldlinien des Magnetfelds des Induktionsstroms blau dargestellt. Die magnetischen Feldlinien sind immer von N nach S gerichtet – vom Nordpol zum Südpol des Magneten.

Nach der Lenzschen Regel wird der induktive elektrische Strom im Leiter, der bei Änderung des magnetischen Flusses auftritt, so gelenkt, dass sein Magnetfeld der Änderung des magnetischen Flusses entgegenwirkt. Daher ist in der Spule die Richtung der magnetischen Feldlinien entgegengesetzt zu den Kraftlinien des Permanentmagneten, weil sich der Magnet auf die Spule zubewegt. Wir finden die Stromrichtung nach der Regel des Bohrers: Wenn der Bohrer (mit dem richtigen Gewinde) so eingeschraubt wird, dass seine Translationsbewegung mit der Richtung der Induktionslinien in der Spule übereinstimmt, dann die Drehrichtung von der Gimlet-Griff fällt mit der Richtung des Induktionsstroms zusammen.

Daher fließt der Strom durch das Milliamperemeter von links nach rechts, wie in Abbildung 1 durch den roten Pfeil dargestellt. Wenn sich der Magnet von der Spule wegbewegt, fallen die magnetischen Feldlinien des induktiven Stroms in der Richtung mit den Kraftlinien des Permanentmagneten zusammen und der Strom fließt von rechts nach links.

Fortschritt.

Bereiten Sie eine Tabelle für den Bericht vor und füllen Sie sie während der Experimente aus.

	Aktionen mit einem Magneten und einer Spule	Hinweise Milliamperemeter,	Auslenkrichtungen der Milliamperemeter-Nadel (rechts, links oder kein Bogen)	Richtung des Induktionsstroms (nach der Regel von Lenz)
	Führen Sie den Magneten mit dem Nordpol schnell in die Spule ein
	Lassen Sie den Magneten in der Spule stationär nach Erfahrung 1
	Ziehen Sie den Magneten schnell aus der Spule
	Bewegen Sie die Spule schnell zum Nordpol des Magneten
	Lassen Sie die Spule nach Experiment 4 bewegungslos
	Ziehe die Spule schnell vom Nordpol des Magneten weg
	Führen Sie den Nordpolmagneten langsam in die Spule ein

Testfragen

1.Was ist elektrische Kapazität?

2. Definieren Sie die folgenden Begriffe: Wechselstrom, Amplitude, Frequenz, zyklische Frequenz, Periode, Phase der Schwingung

Labor 11

Untersuchung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion

Zielsetzung: Untersuchen Sie das Phänomen der elektromagnetischen Induktion .

Ausrüstung: Milliamperemeter; Spule-Spule; gewölbter Magnet; Energiequelle; eine Spule mit einem Eisenkern von einem zusammenklappbaren Elektromagneten; Regelwiderstand; Schlüssel; Verbindungsdrähte; Stromgeneratormodell (eins).

Fortschritt

1. Verbinden Sie die Spule-Spule mit den Klemmen des Milliamperemeters.

2. Beobachten Sie die Messwerte des Milliamperemeters, bringen Sie einen der Pole des Magneten zur Spule, halten Sie den Magneten einige Sekunden lang an und bringen Sie ihn dann wieder näher an die Spule, indem Sie ihn hineinschieben (Abb.). Notieren Sie, ob während der Bewegung des Magneten relativ zur Spule ein Induktionsstrom in der Spule aufgetreten ist; während seines Halts.

3. Schreiben Sie auf, ob sich der magnetische Fluss Ф, der die Spule durchdringt, während der Bewegung des Magneten geändert hat; während seines Halts.

4. Ziehen Sie aus Ihren Antworten auf die vorherige Frage den Schluss und notieren Sie, unter welchen Bedingungen ein Induktionsstrom in der Spule aufgetreten ist.

5. Warum änderte sich der magnetische Fluss, der diese Spule durchdrang, wenn sich der Magnet der Spule näherte? (Um diese Frage zu beantworten, denken Sie erstens daran, von welchen Größen der magnetische Fluss Ф abhängt und zweitens der Betrag des Induktionsvektors B des Magnetfelds eines Permanentmagneten in der Nähe dieses Magneten und von ihm entfernt ist.)

6. Die Richtung des Stroms in der Spule kann anhand der Richtung beurteilt werden, in der die Milliamperemeternadel von der Nullteilung abweicht.
Überprüfen Sie, ob die Richtung des Induktionsstroms in der Spule gleich oder unterschiedlich ist, wenn sich der gleiche Pol des Magneten nähert und sich von ihm entfernt.

7. Magnetpol so schnell an die Spule heranführen, dass die Milliamperemeternadel um nicht mehr als den halben Grenzwert ihrer Skala abweicht.

Wiederholen Sie das gleiche Experiment, aber mit einer höheren Geschwindigkeit des Magneten als im ersten Fall.

Ändert sich bei größerer oder geringerer Bewegungsgeschwindigkeit des Magneten relativ zur Spule der magnetische Fluss Ф, der diese Spule durchdringt, schneller?

Ist bei einer schnellen oder langsamen Änderung des Magnetflusses durch die Spule ein größerer Strom darin aufgetreten?

Machen Sie basierend auf Ihrer Antwort auf die letzte Frage die Schlussfolgerung darüber, wie der Modul der Stärke des Induktionsstroms, der in der Spule auftritt, von der Änderungsrate des magnetischen Flusses Ф abhängt, der diese Spule durchdringt, und schreiben Sie ihn auf.

8. Bauen Sie die Anlage für das Experiment gemäß der Zeichnung zusammen.

9. Prüfen Sie in folgenden Fällen, ob in Spule 1 ein Induktionsstrom fließt:

a. beim Schließen und Öffnen des Stromkreises, der die Spule 2 enthält;

b. wenn durch die Spule 2 Gleichstrom fließt;

c. mit einer Zunahme und Abnahme der Stärke des durch die Spule 2 fließenden Stroms, indem der Rheostat-Schieber auf die entsprechende Seite bewegt wird.

10. In welchen der in Abschnitt 9 aufgeführten Fälle ändert sich der magnetische Fluss, der die Spule durchdringt? Warum ändert er sich?

11. Beobachten Sie das Auftreten von elektrischem Strom im Generatormodell (Abb.). Erklären Sie, warum in einem Körper, der sich in einem Magnetfeld dreht, ein Induktionsstrom auftritt.

Testfragen

1. Formulieren Sie das Gesetz der elektromagnetischen Induktion.

2. Von wem und wann wurde das Gesetz der elektromagnetischen Induktion formuliert?

Labor 12

Spuleninduktivität messen

Zielsetzung: Das Studium der Grundgesetze elektrischer Wechselstromkreise und Vertrautheit mit den einfachsten Möglichkeiten zur Messung von Induktivität und Kapazität.

Kurze Theorie

Unter dem Einfluss einer variablen elektromotorischen Kraft (EMK) in einem Stromkreis entsteht darin ein Wechselstrom.

Ein Wechselstrom ist ein Strom, der sich in Richtung und Größe ändert. In dieser Arbeit wird nur ein solcher Wechselstrom betrachtet, dessen Wert sich nach einem Sinusgesetz periodisch ändert.

Die Berücksichtigung des sinusförmigen Stroms ergibt sich aus der Tatsache, dass alle großen Kraftwerke Wechselströme erzeugen, die den sinusförmigen Strömen sehr nahe kommen.

Wechselstrom in Metallen ist die Bewegung freier Elektronen in eine Richtung oder in die entgegengesetzte Richtung. Bei einem sinusförmigen Strom fällt die Art dieser Bewegung mit harmonischen Schwingungen zusammen. Ein sinusförmiger Wechselstrom hat also eine Periode T- die Zeit einer vollständigen Schwingung und die Frequenz v Anzahl vollständiger Schwingungen pro Zeiteinheit. Zwischen diesen Mengen besteht eine Beziehung

Der Wechselstromkreis ermöglicht im Gegensatz zum Gleichstromkreis den Einbau eines Kondensators.

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genannt vollen Widerstand oder Impedanz Ketten. Daher wird Ausdruck (8) Ohmsches Gesetz für Wechselstrom genannt.

In dieser Arbeit aktiver Widerstand R Spule wird nach dem Ohmschen Gesetz für einen Abschnitt eines Gleichstromkreises bestimmt.

Betrachten wir zwei Spezialfälle.

1. Es gibt keinen Kondensator in der Schaltung. Dies bedeutet, dass der Kondensator ausgeschaltet und stattdessen der Stromkreis durch einen Leiter geschlossen wird, dessen Potentialabfall praktisch Null ist, dh der Wert U in Gleichung (2) ist Null..gif" alt="(!LANG:http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/Image474.gif" width="54" height="18">.!}

2. Es gibt keine Spule in der Schaltung: Folglich .

Denn aus den Formeln (6), (7) bzw. (14) haben wir

Unterrichtsplan

Unterrichtsthema: Laborarbeit: "Untersuchung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion"

Art der Beschäftigung - gemischt.

Unterrichtstyp kombiniert.

Lernziele des Unterrichts: Untersuchung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion

Unterrichtsziele:

Lehrreich:Untersuchen Sie das Phänomen der elektromagnetischen Induktion

Entwicklung. Um die Beobachtungsfähigkeit zu entwickeln, bilden Sie sich eine Vorstellung vom Prozess der wissenschaftlichen Erkenntnis.

Lehrreich. Entwickeln Sie kognitives Interesse an dem Thema, entwickeln Sie die Fähigkeit zuzuhören und gehört zu werden.

Geplante Bildungsergebnisse: Beitrag zur Stärkung der Praxisorientierung im Physikunterricht, Bildung von Fähigkeiten zur Anwendung des erworbenen Wissens in verschiedenen Situationen.

Persönlichkeit: mit zur emotionalen Wahrnehmung physischer Objekte beitragen, die Fähigkeit zuzuhören, ihre Gedanken klar und genau auszudrücken, Initiative und Aktivität bei der Lösung körperlicher Probleme zu entwickeln, die Fähigkeit zur Gruppenarbeit zu bilden.

Metasubjekt: pentwickeln die Fähigkeit, visuelle Hilfsmittel (Zeichnungen, Modelle, Diagramme) zu verstehen und zu verwenden. Entwicklung eines Verständnisses für das Wesen algorithmischer Vorschriften und der Fähigkeit, in Übereinstimmung mit dem vorgeschlagenen Algorithmus zu handeln.

Betreff: ca kennen die physikalische Sprache, die Fähigkeit, parallele und serielle Verbindungen zu erkennen, die Fähigkeit, in einem elektrischen Stromkreis zu navigieren, Schaltungen zusammenzubauen. Fähigkeit zu verallgemeinern und Schlussfolgerungen zu ziehen.

Unterrichtsfortschritt:

1. Organisation des Unterrichtsbeginns (Fehlzeiten markieren, Unterrichtsbereitschaft der Schüler prüfen, Fragen der Schüler zu den Hausaufgaben beantworten) - 2-5 Minuten.

Der Lehrer teilt den Schülern das Thema des Unterrichts mit, formuliert die Ziele des Unterrichts und führt die Schüler in den Unterrichtsplan ein. Die Schüler schreiben das Thema der Unterrichtsstunde in ihre Hefte. Der Lehrer schafft Bedingungen für die Motivation von Lernaktivitäten.

Neues Material beherrschen:

Theorie. Das Phänomen der elektromagnetischen Induktionbesteht darin, dass in einem leitenden Stromkreis ein elektrischer Strom auftritt, der entweder in einem magnetischen Wechselfeld ruht oder sich in einem magnetischen Gleichfeld so bewegt, dass sich die Anzahl der den Stromkreis durchdringenden magnetischen Induktionslinien ändert.

Das Magnetfeld an jedem Punkt im Raum wird durch den magnetischen Induktionsvektor B charakterisiert. Es sei ein geschlossener Leiter (Kreis) in ein homogenes Magnetfeld gebracht (siehe Abb. 1.)

Bild 1.

Normal zur Ebene des Leiters einen Winkel bildetmit der Richtung des magnetischen Induktionsvektors.

magnetischer FlussФ durch eine Oberfläche mit einer Fläche S wird als Wert bezeichnet, der gleich dem Produkt des Moduls des magnetischen Induktionsvektors B und der Fläche S und dem Kosinus des Winkels istzwischen Vektoren und .

Ф=В S cos α (1)

Die Richtung des induktiven Stroms, der in einem geschlossenen Stromkreis auftritt, wenn sich der magnetische Fluss durch ihn ändert, wird durch bestimmt Lenzsche Regel: Der in einem geschlossenen Stromkreis entstehende induktive Strom wirkt mit seinem Magnetfeld der Änderung des magnetischen Flusses entgegen, durch die er verursacht wird.

Wenden Sie die Regel von Lenz wie folgt an:

1. Legen Sie die Richtung der magnetischen Induktionslinien B des externen Magnetfelds fest.

2. Finden Sie heraus, ob der magnetische Induktionsfluss dieses Feldes durch die durch die Kontur ( F 0) oder verringert ( F0).

3. Stellen Sie die Richtung der magnetischen Induktionslinien B "Magnetfeld ein

Induktionsstrom Imit der Gimlet-Regel.

Wenn sich der magnetische Fluss durch die von der Kontur begrenzte Oberfläche ändert, treten in letzterer äußere Kräfte auf, deren Wirkung durch die EMF gekennzeichnet ist, genannt EMF der Induktion.

Gemäß dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion ist die EMF der Induktion in einer geschlossenen Schleife im absoluten Wert gleich der Änderungsrate des magnetischen Flusses durch die von der Schleife begrenzte Oberfläche:

Geräte und Ausstattung:Galvanometer, Netzteil, Kernspulen, Bogenmagnet, Schlüssel, Anschlussdrähte, Rheostat.

Arbeitsauftrag:

1. Erhalten eines Induktionsstroms. Dazu benötigen Sie:

1.1. Bauen Sie unter Verwendung von Abbildung 1.1. eine Schaltung zusammen, die aus 2 Spulen besteht, von denen eine über einen Rheostat und einen Schlüssel mit einer Gleichstromquelle verbunden ist und die zweite, die sich über der ersten befindet, mit einem empfindlichen Galvanometer verbunden ist. (siehe Abb. 1.1.)

Abbildung 1.1.

1.2. Schließen und öffnen Sie den Stromkreis.

1.3. Stellen Sie sicher, dass der Induktionsstrom in einer der Spulen im Moment des Schließens des Stromkreises der Spule auftritt, die relativ zur ersten stationär ist, und beobachten Sie dabei die Richtung der Abweichung der Galvanometernadel.

1.4. Setzen Sie eine an ein Galvanometer angeschlossene Spule relativ zu einer an eine Gleichstromquelle angeschlossenen Spule in Bewegung.

1.5. Stellen Sie sicher, dass das Galvanometer bei jeder Bewegung das Auftreten eines elektrischen Stroms in der zweiten Spule erkennt, während sich die Richtung des Pfeils des Galvanometers ändert.

1.6. Führen Sie ein Experiment mit einer Spule durch, die an ein Galvanometer angeschlossen ist (siehe Abb. 1.2.)

Abbildung 1.2.

1.7. Stellen Sie sicher, dass der Induktionsstrom auftritt, wenn sich der Permanentmagnet relativ zur Spule bewegt.

1.8. Machen Sie eine Schlussfolgerung über die Ursache des Induktionsstroms in den durchgeführten Experimenten.

2. Überprüfung der Erfüllung der Lenz-Regel.

2.1. Wiederholen Sie den Versuch aus Abschnitt 1.6 (Abb. 1.2.)

2.2. Zeichnen Sie für jeden der 4 Fälle dieses Experiments Diagramme (4 Diagramme).

Abbildung 2.3.

2.3. Überprüfen Sie jeweils die Erfüllung der Lenz-Regel und füllen Sie Tabelle 2.1 entsprechend dieser Daten aus.

Tabelle 2.1.

N Erfahrung	Verfahren zur Gewinnung von Induktionsstrom
	Hinzufügen des Nordpols eines Magneten zur Spule				steigt
	Entfernen des Nordpols des Magneten von der Spule				sinkt
	Einfügen des Südpols des Magneten in die Spule				steigt
	Entfernen des Südpols des Magneten von der Spule				sinkt

3. Machen Sie eine Schlussfolgerung über die geleistete Laborarbeit.

4. Sicherheitsfragen beantworten.

Testfragen:

1. Wie soll sich ein geschlossener Stromkreis in einem homogenen Magnetfeld translatorisch oder rotatorisch bewegen, damit in ihm ein induktiver Strom entsteht?

2. Erklären Sie, warum der induktive Strom im Stromkreis eine solche Richtung hat, dass sein Magnetfeld eine Änderung des magnetischen Flusses seiner Ursache verhindert?

3. Warum gibt es im Gesetz der elektromagnetischen Induktion ein "-" Zeichen?

4. Ein magnetisierter Stahlstab fällt entlang seiner Achse durch einen magnetisierten Ring, dessen Achse senkrecht zur Ebene des Rings steht. Wie ändert sich der Strom im Ring?

Zulassung zur Laborarbeit 11

1. Wie heißt die Leistungscharakteristik des Magnetfeldes? Seine grafische Bedeutung.

2. Wie wird der Betrag des magnetischen Induktionsvektors bestimmt?

3. Geben Sie die Definition der Maßeinheit der Magnetfeldinduktion an.

4. Wie wird die Richtung des magnetischen Induktionsvektors bestimmt?

5. Formulieren Sie die Gimlet-Regel.

6. Schreiben Sie die Formel zur Berechnung des magnetischen Flusses auf. Was ist seine grafische Bedeutung?

7. Definieren Sie die Maßeinheit für den magnetischen Fluss.

8. Was ist das Phänomen der elektromagnetischen Induktion?

9. Was ist der Grund für die Ladungstrennung in einem Leiter, der sich in einem Magnetfeld bewegt?

10. Was ist der Grund für die Ladungstrennung in einem stationären Leiter in einem magnetischen Wechselfeld?

11. Formulieren Sie das Gesetz der elektromagnetischen Induktion. Schreibe die Formel auf.

12. Formulieren Sie die Regel von Lenz.

13. Erklären Sie die Lenzsche Regel basierend auf dem Energieerhaltungssatz.

Zielsetzung: experimentelle Untersuchung des Phänomens der magnetischen Induktion Verifikation der Lenzschen Regel.
Theoretischer Teil: Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion besteht darin, dass ein elektrischer Strom in einem leitenden Stromkreis auftritt, der entweder in einem sich zeitlich ändernden Magnetfeld ruht oder sich in einem konstanten Magnetfeld so bewegt, dass die Anzahl der magnetischen Induktionslinien den Schaltung ändert. In unserem Fall wäre es sinnvoller, das Magnetfeld rechtzeitig zu ändern, da es durch einen sich bewegenden (frei) Magneten erzeugt wird. Nach der Lenzschen Regel wirkt der in einem geschlossenen Stromkreis auftretende induktive Strom mit seinem Magnetfeld der Änderung des magnetischen Flusses entgegen, durch die er verursacht wird. In diesem Fall können wir dies an der Abweichung der Milliamperemeter-Nadel beobachten.
Ausrüstung: Milliamperemeter, Netzteil, Spulen mit Kernen, Bogenmagnet, Druckknopfschalter, Anschlussdrähte, Magnetnadel (Kompass), Rheostat.

Arbeitsauftrag

I. Herausfinden der Bedingungen für das Auftreten von Induktionsströmen.

1. Verbinden Sie die Spule-Spule mit den Klemmen des Milliamperemeters.
2. Beobachten Sie die Messwerte des Milliamperemeters und notieren Sie, ob ein Induktionsstrom aufgetreten ist, wenn:

* Setzen Sie einen Magneten in die feste Spule ein,
* Entfernen Sie den Magneten von der festen Spule,
* Legen Sie den Magneten in die Spule und lassen Sie ihn bewegungslos.

3. Finden Sie heraus, wie sich der magnetische Fluss Ф, der die Spule durchdringt, jeweils verändert hat. Machen Sie eine Schlussfolgerung über die Bedingung, unter der der Induktionsstrom in der Spule aufgetreten ist.
II. Untersuchung der Richtung des Induktionsstroms.

1. Die Richtung des Stroms in der Spule kann anhand der Richtung beurteilt werden, in der die Milliamperemeternadel von der Nullteilung abweicht.
Prüfen Sie, ob die Richtung des Induktionsstroms gleich ist, wenn:
* in die Spule einsetzen und den Magneten mit dem Nordpol entfernen;
* Stecken Sie den Magneten mit dem Nordpol und dem Südpol in die Magnetspule.
2. Finden Sie heraus, was sich jeweils geändert hat. Machen Sie eine Schlussfolgerung darüber, was die Richtung des Induktionsstroms bestimmt. III. Die Untersuchung der Größe des Induktionsstroms.

1. Bewegen Sie den Magneten langsam und mit größerer Geschwindigkeit näher an die feststehende Spule heran und notieren Sie, wie viele Teilungen (N 1 , N 2 ) weicht der Pfeil des Milliamperemeters ab.

2. Bringen Sie den Magneten mit dem Nordpol näher an die Spule. Beachten Sie, wie viele Unterteilungen N 1 Die Nadel des Milliamperemeters weicht ab.

Befestigen Sie den Nordpol des Stabmagneten am Nordpol des Bogenmagneten. Finden Sie heraus, wie viele Divisionen N 2 weicht der Pfeil des Milliamperemeters ab, wenn sich zwei Magnete gleichzeitig annähern.

3. Finden Sie heraus, wie sich der magnetische Fluss jeweils verändert hat. Machen Sie eine Schlussfolgerung darüber, wovon die Größe des Induktionsstroms abhängt.

Beantworten Sie die Fragen:

1. Drücken Sie den Magneten zuerst schnell, dann langsam in die Kupferdrahtspule. Wird die gleiche elektrische Ladung durch den Drahtabschnitt der Spule übertragen?
2. Entsteht im Gummiring ein Induktionsstrom, wenn ein Magnet darin eingeführt wird?

In dieser Lektion führen wir die Laborarbeit Nr. 4 "Untersuchung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion" durch. Der Zweck dieser Lektion besteht darin, das Phänomen der elektromagnetischen Induktion zu untersuchen. Mit der notwendigen Ausrüstung führen wir Laborarbeiten durch, an deren Ende wir lernen, dieses Phänomen richtig zu untersuchen und zu bestimmen.

Das Ziel ist ein Studium Phänomene der elektromagnetischen Induktion.

Ausrüstung:

1. Milliamperemeter.

2. Magnet.

3. Spule-Spule.

4. Stromquelle.

5. Regelwiderstand.

6. Schlüssel.

7. Spule von einem Elektromagneten.

8. Anschlussdrähte.

Reis. 1. Experimentelle Ausrüstung

Beginnen wir das Lab mit dem Sammeln der Einrichtung. Um die Schaltung zusammenzubauen, die wir im Labor verwenden werden, befestigen wir eine Spule an einem Milliamperemeter und verwenden einen Magneten, den wir näher oder weiter von der Spule entfernen. Gleichzeitig müssen wir uns daran erinnern, was passieren wird, wenn der Induktionsstrom erscheint.

Reis. 2. Versuch 1

Denken Sie darüber nach, wie Sie das beobachtete Phänomen erklären können. Wie beeinflusst der magnetische Fluss das, was wir sehen, insbesondere den Ursprung des elektrischen Stroms? Betrachten Sie dazu die Hilfsfigur.

Reis. 3. Magnetfeldlinien eines permanenten Stabmagneten

Bitte beachten Sie, dass die magnetischen Induktionslinien aus dem Nordpol kommen und in den Südpol eintreten. Gleichzeitig ist die Anzahl dieser Linien, ihre Dichte in verschiedenen Teilen des Magneten unterschiedlich. Beachten Sie, dass sich auch die Richtung des Magnetfelds von Punkt zu Punkt ändert. Daher können wir sagen, dass eine Änderung des Magnetflusses dazu führt, dass in einem geschlossenen Leiter ein elektrischer Strom entsteht, aber nur wenn sich der Magnet bewegt, ändert sich also der Magnetfluss, der den durch die Windungen dieser Spule begrenzten Bereich durchdringt.

Die nächste Stufe unseres Studiums der elektromagnetischen Induktion ist mit der Definition verbunden Richtung des Induktionsstroms. Wir können die Richtung des Induktionsstroms anhand der Richtung beurteilen, in der der Pfeil des Milliamperemeters abweicht. Lassen Sie uns einen bogenförmigen Magneten verwenden und wir werden sehen, dass der Pfeil in eine Richtung abweicht, wenn sich der Magnet nähert. Wird nun der Magnet in die andere Richtung bewegt, weicht der Pfeil in die andere Richtung aus. Als Ergebnis des Experiments können wir sagen, dass die Richtung des Induktionsstroms auch von der Bewegungsrichtung des Magneten abhängt. Wir bemerken auch, dass die Richtung des Induktionsstroms auch vom Pol des Magneten abhängt.

Bitte beachten Sie, dass die Größe des Induktionsstroms von der Bewegungsgeschwindigkeit des Magneten und gleichzeitig von der Änderungsrate des magnetischen Flusses abhängt.

Der zweite Teil unserer Laborarbeit wird mit einem weiteren Experiment verbunden. Schauen wir uns das Schema dieses Experiments an und besprechen, was wir jetzt tun werden.

Reis. 4. Versuch 2

Bei der zweiten Schaltung hat sich bezüglich der Messung des induktiven Stroms prinzipiell nichts geändert. Das gleiche Milliamperemeter an der Spule. Alles bleibt wie im ersten Fall. Aber jetzt erhalten wir eine Änderung des Magnetflusses nicht aufgrund der Bewegung eines Permanentmagneten, sondern aufgrund einer Änderung der Stromstärke in der zweiten Spule.

Im ersten Teil untersuchen wir die Präsenz Induktionsstrom beim Schließen und Öffnen des Stromkreises. Also, der erste Teil des Experiments: Wir schließen den Schlüssel. Passen Sie auf, der Strom steigt im Stromkreis an, der Pfeil ist zu einer Seite abgewichen, aber passen Sie auf, jetzt ist der Schlüssel geschlossen und das Milliamperemeter zeigt keinen elektrischen Strom an. Tatsache ist, dass sich der magnetische Fluss nicht ändert, darüber haben wir bereits gesprochen. Wird nun der Schlüssel geöffnet, zeigt das Milliamperemeter an, dass sich die Stromrichtung geändert hat.

Im zweiten Experiment werden wir sehen, wie Induktionsstrom wenn sich der elektrische Strom im zweiten Stromkreis ändert.

Der nächste Teil des Experiments besteht darin, zu verfolgen, wie sich der Induktionsstrom ändert, wenn sich der Strom im Stromkreis aufgrund des Rheostats ändert. Sie wissen, dass sich nach dem Ohmschen Gesetz auch unser elektrischer Strom ändert, wenn wir den elektrischen Widerstand in einem Stromkreis ändern. Wenn sich der elektrische Strom ändert, ändert sich das Magnetfeld. Im Moment des Bewegens des Gleitkontakts des Rheostats ändert sich das Magnetfeld, was zum Auftreten eines Induktionsstroms führt.

Zum Abschluss der Übung sollten wir uns ansehen, wie ein induktiver elektrischer Strom in einem Stromgenerator erzeugt wird.

Reis. 5. Stromgenerator

Sein Hauptteil ist ein Magnet, und in diesen Magneten befindet sich eine Spule mit einer bestimmten Anzahl gewickelter Windungen. Wenn wir nun das Rad dieses Generators drehen, wird in der Spulenwicklung ein Induktionsstrom induziert. Aus dem Versuch ist ersichtlich, dass eine Erhöhung der Drehzahl dazu führt, dass die Glühlampe heller zu brennen beginnt.

Liste weiterführender Literatur:

Aksenovich L. A. Physik in der High School: Theorie. Aufgaben. Tests: Proc. Zulage für Einrichtungen, die allgemeine. Umwelt, Bildung / L.A. Aksenovich, N.N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - C. 347-348. Myakishev G. Ya. Physik: Elektrodynamik. 10-11 Klassen. Lehrbuch zur Vertiefung der Physik / G.Ya. Myakishev, A.3. Sinjakow, V.A. Slobodskow. - M.: Trappe, 2005. - 476 S. Purysheva N.S. Physik. Klasse 9 Lehrbuch. / Purysheva N.S., Vazheevskaya N.E., Charugin V.M. 2. Aufl., Stereotyp. - M.: Trappe, 2007.