perguntas do teste

1.O que é capacidade elétrica?

2. Definir os seguintes conceitos: corrente alternada, amplitude, frequência, frequência cíclica, período, fase de oscilação

Laboratório 11

Estudando o fenômeno da indução eletromagnética

Objetivo: estudar o fenômeno da indução eletromagnética .

Equipamento: miliamperímetro; bobina-bobina; ímã arqueado; fonte de poder; uma bobina com núcleo de ferro de um eletroímã dobrável; reostato; chave; fios de conexão; modelo de gerador de corrente elétrica (um).

Progresso

1. Conecte a bobina-bobina aos grampos do miliamperímetro.

2. Observando as leituras do miliamperímetro, aproxime um dos pólos do imã à bobina, pare o imã por alguns segundos e, em seguida, aproxime-o novamente da bobina, deslizando-o para dentro dela (Fig.). Anote se ocorreu uma corrente de indução na bobina durante o movimento do ímã em relação à bobina; durante sua parada.

3. Anote se o fluxo magnético Ф, penetrando na bobina, mudou durante o movimento do ímã; durante sua parada.

4. Com base em suas respostas à pergunta anterior, desenhe e escreva a conclusão em que condição ocorreu uma corrente de indução na bobina.

5. Por que o fluxo magnético que penetra nesta bobina mudou quando o ímã se aproximou da bobina? (Para responder a esta pergunta, lembre-se, em primeiro lugar, de quais quantidades o fluxo magnético Ф depende e, em segundo lugar, é o módulo do vetor de indução B do campo magnético de um ímã permanente próximo a esse ímã e longe dele.)

6. A direção da corrente na bobina pode ser julgada pela direção na qual a agulha do miliamperímetro se desvia da divisão zero.
Verifique se a direção da corrente de indução na bobina será a mesma ou diferente quando o mesmo pólo do ímã se aproximar e se afastar dele.

7. Aproxime o pólo magnético da bobina a uma velocidade tal que a agulha do miliamperímetro não se desvie mais da metade do valor limite de sua escala.

Repita o mesmo experimento, mas a uma velocidade maior do ímã do que no primeiro caso.

Com uma maior ou menor velocidade de movimento do ímã em relação à bobina, o fluxo magnético Ф que penetra nessa bobina mudou mais rapidamente?

Com uma mudança rápida ou lenta no fluxo magnético através da bobina, uma corrente maior apareceu nela?

Com base em sua resposta à última pergunta, faça e escreva a conclusão sobre como o módulo da intensidade da corrente de indução que ocorre na bobina depende da taxa de variação do fluxo magnético Ф que penetra nessa bobina.

8. Monte a instalação para o experimento de acordo com o desenho.

9. Verifique se há corrente de indução na bobina 1 nos seguintes casos:

uma. ao fechar e abrir o circuito, que inclui a bobina 2;

b. ao fluir através da bobina 2 corrente contínua;

c. com um aumento e diminuição na intensidade da corrente que flui através da bobina 2, movendo o controle deslizante do reostato para o lado apropriado.

10. Em qual dos casos listados no parágrafo 9 o fluxo magnético que penetra na bobina muda? Por que ele está mudando?

11. Observe a ocorrência de corrente elétrica no modelo do gerador (Fig.). Explique por que uma corrente de indução ocorre em um quadro girando em um campo magnético.

perguntas do teste

1. Formule a lei da indução eletromagnética.

2. Por quem e quando foi formulada a lei da indução eletromagnética?

Laboratório 12

Medindo a indutância da bobina

Objetivo: O estudo das leis básicas de circuitos elétricos de corrente alternada e familiaridade com as formas mais simples de medir indutância e capacitância.

Breve teoria

Sob a influência de uma força eletromotriz variável (EMF) em um circuito elétrico, uma corrente alternada surge nele.

Uma corrente alternada é uma corrente que muda de direção e magnitude. Neste artigo, apenas essa corrente alternada é considerada, cujo valor muda periodicamente de acordo com uma lei senoidal.

A consideração da corrente senoidal deve-se ao fato de que todas as grandes usinas produzem correntes alternadas muito próximas das correntes senoidais.

A corrente alternada em metais é o movimento de elétrons livres em uma direção ou na direção oposta. Com uma corrente senoidal, a natureza desse movimento coincide com as oscilações harmônicas. Assim, uma corrente alternada sinusoidal tem um período T- o tempo de uma oscilação completa e a frequência v número de oscilações completas por unidade de tempo. Existe uma relação entre essas quantidades

O circuito AC, ao contrário do circuito DC, permite a inclusão de um capacitor.

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chamado resistência total ou impedância correntes. Portanto, a expressão (8) é chamada de lei de Ohm para corrente alternada.

Neste trabalho, a resistência ativa R bobina é determinada usando a lei de Ohm para uma seção de um circuito DC.

Vamos considerar dois casos especiais.

1. Não há capacitor no circuito. Isso significa que o capacitor é desligado e, em vez disso, o circuito é fechado por um condutor, cuja queda de potencial é praticamente zero, ou seja, o valor você na equação (2) é zero..gif" alt="(!LANG:http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/Image474.gif" width="54" height="18">.!}

2. Não há bobina no circuito: Consequentemente .

Das fórmulas (6), (7) e (14), respectivamente, temos

Objetivo do trabalho: Estudar o fenômeno da indução eletromagnética.
Equipamento: miliamperímetro, bobina de bobina, ímã arqueado, fonte de alimentação, bobina de núcleo de ferro de um eletroímã dobrável, reostato, chave, fios de conexão, modelo de gerador de corrente elétrica (um por classe).
Instruções para o trabalho:
1. Conecte a bobina-bobina aos grampos do miliamperímetro.
2. Observando as leituras do miliamperímetro, aproxime um dos pólos do imã à bobina, pare o imã por alguns segundos e, em seguida, aproxime-o novamente da bobina, deslizando-o para dentro dela (Fig. 196). Anote se ocorreu uma corrente de indução na bobina durante o movimento do ímã em relação à bobina; durante sua parada.

Anote se o fluxo magnético Ф, penetrando na bobina, mudou durante o movimento do ímã; durante sua parada.
4. Com base em suas respostas à pergunta anterior, desenhe e escreva a conclusão em que condição ocorreu uma corrente de indução na bobina.
5. Por que o fluxo magnético que penetra nesta bobina mudou quando o ímã se aproximou da bobina? (Para responder a esta pergunta, lembre-se, em primeiro lugar, de quais quantidades o fluxo magnético Ф depende e, em segundo lugar, é o mesmo
se o módulo do vetor de indução B do campo magnético de um ímã permanente perto deste ímã e longe dele.)
6. A direção da corrente na bobina pode ser julgada pela direção na qual a agulha do miliamperímetro se desvia da divisão zero.
Verifique se a direção da corrente de indução na bobina será a mesma ou diferente quando o mesmo pólo do ímã se aproximar e se afastar dele.

4. Aproxime o pólo magnético da bobina a uma velocidade tal que a agulha do miliamperímetro não se desvie mais da metade do valor limite de sua escala.
Repita o mesmo experimento, mas a uma velocidade maior do ímã do que no primeiro caso.
Com uma maior ou menor velocidade de movimento do ímã em relação à bobina, o fluxo magnético Ф que penetra nessa bobina mudou mais rapidamente?
Com uma mudança rápida ou lenta no fluxo magnético através da bobina, a intensidade da corrente foi maior?
Com base em sua resposta à última pergunta, faça e escreva a conclusão sobre como o módulo da intensidade da corrente de indução que ocorre na bobina depende da taxa de variação do fluxo magnético Ф que penetra nessa bobina.
5. Monte a configuração para o experimento de acordo com a Figura 197.
6. Verifique se há corrente de indução na bobina 1 nos seguintes casos:
a) ao fechar e abrir o circuito no qual a bobina 2 está incluída;
b) ao fluir pela bobina 2 corrente contínua;
c) com aumento e diminuição da força da corrente que flui através da bobina 2, movendo o controle deslizante do reostato para o lado apropriado.
10. Em qual dos casos listados no parágrafo 9 a bobina penetrante de fluxo magnético 1 muda? Por que ele está mudando?
11. Observe a ocorrência de corrente elétrica no modelo do gerador (Fig. 198). Explique por que uma corrente de indução ocorre em um quadro girando em um campo magnético.
Arroz. 196

Michael Faraday foi o primeiro a estudar o fenômeno da indução eletromagnética. Mais precisamente, ele estabeleceu e investigou esse fenômeno em busca de maneiras de transformar magnetismo em eletricidade.

Ele levou dez anos para resolver esse problema, mas agora usamos os frutos de seu trabalho em todos os lugares e não podemos imaginar a vida moderna sem o uso da indução eletromagnética. No 8º ano, já consideramos esse tema, no 9º ano esse fenômeno é considerado com mais detalhes, mas a derivação de fórmulas refere-se ao curso do 10º ano. Você pode seguir este link para se familiarizar com todos os aspectos desta questão.

O fenômeno da indução eletromagnética: considere a experiência

Consideraremos o que constitui o fenômeno da indução eletromagnética. Você pode realizar um experimento para o qual precisa de um galvanômetro, um ímã permanente e uma bobina. Ao conectar o galvanômetro à bobina, empurramos um ímã permanente dentro da bobina. Neste caso, o galvanômetro mostrará a mudança de corrente no circuito.

Como não temos nenhuma fonte de corrente no circuito, é lógico supor que a corrente surge devido ao aparecimento de um campo magnético no interior da bobina. Quando puxarmos o ímã de volta para fora da bobina, veremos que as leituras do galvanômetro mudarão novamente, mas sua agulha se desviará na direção oposta. Voltaremos a receber uma corrente, mas já direcionada na outra direção.

Agora faremos um experimento semelhante com os mesmos elementos, só que ao mesmo tempo fixaremos o ímã imóvel, e agora colocaremos a própria bobina dentro e fora do ímã, conectada ao galvanômetro. Teremos os mesmos resultados, o ponteiro do galvanômetro nos mostrará a aparência da corrente no circuito. Nesse caso, quando o ímã está parado, não há corrente no circuito, a seta fica em zero.

É possível realizar uma versão modificada do mesmo experimento, apenas para substituir o ímã permanente por um elétrico, que pode ser ligado e desligado. Teremos resultados semelhantes à primeira experiência quando o ímã se move dentro da bobina. Mas, além disso, ao desligar e desligar um eletroímã estacionário, causará um aparecimento de corrente de curto prazo no circuito da bobina.

A bobina pode ser substituída por um circuito condutor e experimentos podem ser feitos movendo e girando o próprio circuito em um campo magnético constante, ou um ímã dentro de um circuito fixo. Os resultados serão a mesma aparência de corrente no circuito quando o ímã ou o circuito se moverem.

Uma mudança no campo magnético faz com que uma corrente apareça

De tudo isso, segue-se que uma mudança no campo magnético causa o aparecimento de uma corrente elétrica no condutor. Essa corrente não é diferente da corrente que podemos obter das baterias, por exemplo. Mas para indicar a causa de sua ocorrência, tal corrente foi chamada de indução.

Em todos os casos, alteramos o campo magnético, ou melhor, o fluxo magnético através do condutor, como resultado do surgimento de uma corrente. Assim, a seguinte definição pode ser derivada:

Com qualquer mudança no fluxo magnético que penetra no circuito de um condutor fechado, surge uma corrente elétrica neste condutor, que existe durante todo o processo de mudança do fluxo magnético.

O aluno deve:

ser capaz de: manusear instrumentos físicos e utilizá-los em trabalhos de laboratório; investigar o fenômeno da indução eletromagnética - determinar do que dependem a magnitude e a direção da corrente de indução; usar a literatura de referência necessária;

conhecer: métodos para medir a energia consumida por um aparelho elétrico; a dependência da potência consumida pela lâmpada da tensão em seus terminais; investigar a dependência da resistência do condutor em relação à temperatura.

Segurança da lição

Equipamentos e ferramentas: miliamperímetro, bobina-bobina, ímã arqueado, ímã de tira, fonte de alimentação DC, duas bobinas com núcleos, reostato, chave, fio longo, fios de conexão.

Apostilas:

Breves materiais teóricos sobre o tema do trabalho de laboratório

A corrente de indução em uma malha fechada ocorre quando o fluxo magnético muda através da área limitada pela espira. Alterar o fluxo magnético através do circuito pode ser feito de duas maneiras diferentes:

1) mudança no tempo do campo magnético em que o circuito fixo está localizado quando o ímã é empurrado para dentro da bobina ou quando é puxado para fora;

2) o movimento deste circuito (ou suas partes) em um campo magnético constante (por exemplo, ao colocar uma bobina em um ímã).

Instruções para realizar o trabalho de laboratório

Conecte a bobina-bobina aos grampos do miliamperímetro e, em seguida, coloque-a e retire-a do pólo norte do ímã arqueado em diferentes velocidades (veja a figura), e para cada caso observe a força máxima e mínima da corrente de indução e a direção do desvio da seta do dispositivo.

Figura 9.1

1. Vire o ímã e empurre lentamente o pólo sul do ímã na bobina e, em seguida, puxe-o para fora. Repita o experimento em um ritmo mais rápido. Preste atenção para onde a agulha do miliamperímetro desviou desta vez.

2. Dobre dois ímãs (faixa e arqueada) com os mesmos pólos e repita o experimento com diferentes velocidades dos ímãs na bobina.

3. Conecte aos grampos do miliamperímetro ao invés da bobina um fio longo, dobrado em várias voltas. Colocando e tirando voltas de fio do pólo do ímã arqueado, observe a força máxima da corrente de indução. Compare-a com a força máxima da corrente de indução obtida em experimentos com o mesmo ímã e bobina e encontre a dependência da fem de indução no comprimento (número de voltas) do condutor.

4. Analise suas observações e tire conclusões sobre as razões das quais dependem a magnitude da corrente de indução e sua direção.

5. Monte o circuito mostrado na Figura 1. As bobinas com os núcleos inseridos nelas devem estar localizadas próximas umas das outras e de modo que seus eixos coincidam.

6. Realize os seguintes experimentos:

a) coloque o controle deslizante do reostato na posição correspondente à resistência mínima do reostato. Feche o circuito com uma chave, observando a agulha do miliamperímetro;

b) abra o circuito com a chave. O que mudou?

c) coloque o controle deslizante do reostato na posição central. Repita a experiência;

d) coloque o controle deslizante do reostato na posição correspondente à resistência máxima do reostato. Feche e abra o circuito com a chave.

7. Analise suas observações e tire conclusões.

Laboratório nº 10

DISPOSITIVO E OPERAÇÃO DO TRANSFORMADOR

O aluno deve:

ser capaz de: determinar a razão de transformação; usar a literatura de referência necessária;

conhecer: dispositivo e princípio de funcionamento do transformador.

Segurança da lição

Equipamentos e ferramentas: fonte de tensão alternada ajustável, transformador de laboratório dobrável, voltímetros CA (ou avômetro), chave, fios de conexão;

Apostilas: estas diretrizes para a implementação do trabalho de laboratório.

Plano de aula

Tópico da lição: Trabalho de laboratório: "Estudando o fenômeno da indução eletromagnética"

Tipo de ocupação - misto.

Tipo de lição combinado.

Objetivos de aprendizagem da aula: estudar o fenômeno da indução eletromagnética

Lições objetivas:

Educacional:estudar o fenômeno da indução eletromagnética

Em desenvolvimento. Para desenvolver a capacidade de observar, forme uma ideia do processo de conhecimento científico.

Educacional. Desenvolver o interesse cognitivo pelo assunto, desenvolver a capacidade de ouvir e ser ouvido.

Resultados educacionais planejados: contribuir para o fortalecimento da orientação prática no ensino de física, a formação de habilidades para aplicar os conhecimentos adquiridos em diversas situações.

Personalidade: com contribuir para a percepção emocional de objetos físicos, a capacidade de ouvir, expressar com clareza e precisão seus pensamentos, desenvolver iniciativa e atividade na resolução de problemas físicos, formar a capacidade de trabalhar em grupo.

Metasujeito: pdesenvolver a capacidade de compreender e usar recursos visuais (desenhos, modelos, diagramas). Desenvolvimento de uma compreensão da essência das prescrições algorítmicas e da capacidade de agir de acordo com o algoritmo proposto.

assunto: sobre conhecer a linguagem física, a capacidade de reconhecer conexões paralelas e seriais, a capacidade de navegar em um circuito elétrico, de montar circuitos. Capacidade de generalizar e tirar conclusões.

Progresso da lição:

1. Organização do início da aula (marcar as faltas, verificar a prontidão dos alunos para a aula, responder às perguntas dos alunos sobre os trabalhos de casa) - 2-5 minutos.

O professor diz aos alunos o tema da aula, formula os objetivos da aula e apresenta aos alunos o plano de aula. Os alunos escrevem o tema da aula em seus cadernos. O professor cria condições para a motivação das atividades de aprendizagem.

Dominando o novo material:

Teoria. O fenômeno da indução eletromagnéticaconsiste na ocorrência de uma corrente elétrica em um circuito condutor, que ou repousa em um campo magnético alternado, ou se move em um campo magnético constante de tal forma que o número de linhas de indução magnética que penetram no circuito muda.

O campo magnético em cada ponto no espaço é caracterizado pelo vetor de indução magnética B. Seja um condutor fechado (circuito) colocado em um campo magnético uniforme (veja a Fig. 1.)

Imagem 1.

Normal ao plano do condutor faz um ângulocom a direção do vetor de indução magnética.

fluxo magnéticoФ através de uma superfície com uma área S é chamado um valor igual ao produto do módulo do vetor de indução magnética B e a área S e o cosseno do ânguloentre vetores e .

Ф=В S cos α (1)

A direção da corrente indutiva que ocorre em um circuito fechado quando o fluxo magnético através dele muda é determinada por Regra de Lenz: a corrente indutiva que surge em um circuito fechado neutraliza com seu campo magnético a mudança no fluxo magnético pelo qual é causada.

Aplique a regra de Lenz da seguinte forma:

1. Defina a direção das linhas de indução magnética B do campo magnético externo.

2. Descubra se o fluxo de indução magnética deste campo aumenta através da superfície limitada pelo contorno ( F 0), ou diminui ( F0).

3. Defina a direção das linhas de indução magnética B "campo magnético

corrente indutiva Iusando a regra do gimlet.

Quando o fluxo magnético muda através da superfície delimitada pelo contorno, forças externas aparecem neste último, cuja ação é caracterizada pelo EMF, chamado EMF de indução.

De acordo com a lei da indução eletromagnética, a EMF de indução em um circuito fechado é igual em valor absoluto à taxa de variação do fluxo magnético através da superfície limitada pelo circuito:

Dispositivos e equipamentos:galvanômetro, fonte de alimentação, bobinas de núcleo, ímã em arco, chave, fios de conexão, reostato.

Ordem de trabalho:

1. Obtenção de uma corrente de indução. Para isso você precisa:

1.1. Utilizando a Figura 1.1., monte um circuito composto por 2 bobinas, uma das quais está conectada a uma fonte DC através de um reostato e uma chave, e a segunda, localizada acima da primeira, está conectada a um galvanômetro sensível. (ver fig. 1.1.)

Figura 1.1.

1.2. Feche e abra o circuito.

1.3. Certifique-se de que a corrente de indução ocorre em uma das bobinas no momento do fechamento do circuito elétrico da bobina, que está estacionária em relação à primeira, observando o sentido de desvio da agulha do galvanômetro.

1.4. Colocar em movimento uma bobina conectada a um galvanômetro em relação a uma bobina conectada a uma fonte de corrente contínua.

1.5. Certifique-se de que o galvanômetro detecta a ocorrência de corrente elétrica na segunda bobina com qualquer movimento da mesma, enquanto a direção da seta do galvanômetro mudará.

1.6. Realize um experimento com uma bobina conectada a um galvanômetro (veja a Fig. 1.2.)

Figura 1.2.

1.7. Certifique-se de que a corrente de indução ocorre quando o ímã permanente se move em relação à bobina.

1.8. Faça uma conclusão sobre a causa da corrente de indução nos experimentos realizados.

2. Verificação do cumprimento da regra de Lenz.

2.1. Repita o experimento do parágrafo 1.6. (Fig. 1.2.)

2.2. Para cada um dos 4 casos deste experimento, desenhe diagramas (4 diagramas).

Figura 2.3.

2.3. Verifique o cumprimento da regra de Lenz em cada caso e preencha a Tabela 2.1 de acordo com esses dados.

Tabela 2.1.

N experiência	Método para obter corrente de indução
	Adicionando o pólo norte de um ímã à bobina				aumenta
	Removendo o pólo norte do ímã da bobina				diminui
	Inserção do pólo sul do ímã na bobina				aumenta
	Removendo o pólo sul do ímã da bobina				diminui

3. Faça uma conclusão sobre o trabalho de laboratório realizado.

4. Responda às perguntas de segurança.

Perguntas do teste:

1. Como um circuito fechado deve se mover em um campo magnético uniforme, translacional ou rotacionalmente, de modo que uma corrente indutiva surja nele?

2. Explique por que a corrente indutiva no circuito tem uma direção tal que seu campo magnético impede uma mudança no fluxo magnético de sua causa?

3. Por que há um sinal "-" na lei da indução eletromagnética?

4. Uma barra de aço magnetizada cai através de um anel magnetizado ao longo de seu eixo, cujo eixo é perpendicular ao plano do anel. Como a corrente no anel mudará?

Admissão ao trabalho de laboratório 11

1. Qual é o nome da potência característica do campo magnético? Seu significado gráfico.

2. Como é determinado o módulo do vetor de indução magnética?

3. Dê a definição da unidade de medida da indução do campo magnético.

4. Como é determinada a direção do vetor de indução magnética?

5. Formule a regra da verruma.

6. Escreva a fórmula para calcular o fluxo magnético. Qual é o seu significado gráfico?

7. Defina a unidade de medida do fluxo magnético.

8. Qual é o fenômeno da indução eletromagnética?

9. Qual é a razão para a separação de cargas em um condutor que se move em um campo magnético?

10. Qual é o motivo da separação de cargas em um condutor estacionário em um campo magnético alternado?

11. Formule a lei da indução eletromagnética. Anote a fórmula.

12. Formule a regra de Lenz.

13. Explique a regra de Lenz baseada na lei da conservação da energia.