OBJETIVO DO TRABALHO:

Familiarize-se com o dispositivo e o princípio de funcionamento do aparelho para galvanização.

Determine as características dos principais elementos do circuito elétrico do aparelho para galvanização.

EQUIPAMENTO:

aparelho para galvanização, osciloscópio eletrônico.

O VALOR DO MÉTODO

Na prática médica, a ação da corrente contínua é amplamente utilizada. Com a ajuda da galvanização, eles afetam os órgãos individuais (fígado, coração, glândula tireóide, etc.) e todo o corpo. Por exemplo, a galvanização da "área do colarinho" através da irritação dos gânglios simpáticos cervicais causa estimulação do sistema cardiovascular, melhora dos processos metabólicos. Portanto, o método é usado no tratamento de uma ampla gama de doenças:

sistema nervoso periférico;

sistema nervoso central;

hipertensão e úlcera péptica;

em odontologia - em violação do trofismo ou inflamação dos tecidos da cavidade oral, etc.

Freqüentemente, a galvanização é combinada com a introdução nos tecidos do corpo de substâncias medicinais que se dissociam em íons em soluções. Este procedimento é chamado eletroforese terapêutica ou eletroforese de substâncias medicinais. O eletrotratamento com corrente contínua e a introdução de drogas nos tecidos do corpo são realizados por meio de um aparelho de galvanização.

PARTE TEÓRICA

O método terapêutico, que usa o efeito nos tecidos do corpo de uma corrente contínua de pequena magnitude (até 50 miliamperes), é chamado galvanização.

Para realizar procedimentos de galvanização e eletroforese terapêutica, é necessária uma fonte de tensão constante, equipada com um potenciômetro para regular a intensidade da corrente durante vários procedimentos e um dispositivo de medição. Como tal fonte, como regra, é usado um retificador CA semicondutor da rede de iluminação. O diagrama de circuito do aparelho para galvanização (Fig. 1) contém um transformador 3, um retificador 5 em dois diodos, um filtro de suavização de dois resistores 7 e três capacitores 6, um potenciômetro de ajuste 8 e um miliamperímetro 9 com um shunt e um interruptor 10 para medir a corrente no circuito do paciente.

Arroz. 1. Circuito elétrico do aparelho para galvanização.

(1 - interruptor de rede, 2 - interruptor de tensão de rede, 3 - transformador, 4 - lâmpada indicadora, 5 - diodos, 6 - capacitores, 7 - resistores, 8 - potenciômetro de ajuste, 9 - miliamperímetro, 10 - derivação de miliamperímetro, 11 - terminais voltagem de saída).

O transformador no aparelho de galvanização reduz a tensão da rede (AB, Fig. 1). Além disso, sua presença é obrigatória para a segurança do paciente (3, fig. 1). A ligação indutiva entre os enrolamentos primário e secundário do transformador elimina a possibilidade de ligação direta entre o circuito contendo os eletrodos aplicados no corpo do paciente e a rede CA à qual o aparelho está conectado. Caso contrário, sob certas condições (por exemplo, se o paciente for acidentalmente aterrado), poderá ocorrer lesão elétrica.

A retificação da corrente alternada (convertendo-a em corrente contínua) é realizada usando diodos semicondutores (5, Fig. 1). Semicondutores são substâncias cristalinas sólidas, cuja condutividade elétrica é intermediária entre a condutividade elétrica de condutores e dielétricos. A condutividade elétrica dos semicondutores é altamente dependente das condições externas (temperatura, iluminação, campos elétricos externos, radiação ionizante, etc.). Assim, a uma temperatura muito baixa, próxima do zero absoluto (-273 С), os semicondutores se comportam como dielétricos, ao contrário da maioria dos condutores que passam para o estado supercondutor. À medida que a temperatura aumenta, a resistência dos condutores à corrente elétrica aumenta e a resistência dos semicondutores diminui.

Mesmo à temperatura ambiente, a condutividade elétrica de um semicondutor puro, chamado de seu próprio, é pequena, o que é consequência de buracos formados aleatoriamente (lugares vagos nos átomos da rede) e elétrons livres (portadores de carga principais) em quantidades quase iguais. Quando uma pequena fração de uma impureza é adicionada a um semicondutor puro, sua condutividade elétrica aumenta significativamente.

A ação de um diodo semicondutor é baseada no fenômeno da formação de uma diferença de potencial de contato na zona de junção de dois semicondutores com diferentes tipos de condutividade:

semicondutor do tipo n (os elétrons são os principais portadores de carga);

semicondutor do tipo p (as lacunas são os principais portadores de carga).

Semicondutores do tipo n e p podem ser obtidos com a ajuda de impurezas. Por exemplo, quando átomos de impurezas de arsênio com cinco elétrons da camada de valência (As) são introduzidos em germânio (Ge), cada átomo de impureza substitui um átomo de germânio. Quatro elétrons de um átomo de impureza formam ligações covalentes com elétrons de valência de átomos de germânio vizinhos, enquanto o quinto elétron permanece livre e pode se tornar um portador de corrente. As impurezas que possuem uma valência maior em relação ao elemento principal são chamadas de doadoras, pois introduzem excesso de elétrons no cristal, e os cristais com tais átomos de impurezas são chamados de cristais do tipo n. Sob a ação de um campo constante externo, os elétrons livres se moverão em direção ao eletrodo positivo.

Se átomos de impureza com três elétrons da camada de valência, por exemplo, átomos de índio, são introduzidos no germânio puro, o átomo de impureza substitui um átomo na rede cristalina do germânio. Para formar uma ligação covalente completa, o átomo de impureza ocupa o quarto elétron de qualquer um dos átomos de germânio vizinhos. Nesse caso, uma das ligações covalentes do átomo vizinho é quebrada. Uma ligação covalente não preenchida é chamada de buraco; tem a propriedade de um elétron com carga positiva. As impurezas de menor valência são chamadas de aceitadores. Germânio contendo átomos aceitadores é um cristal do tipo p. A aplicação de um campo constante a um cristal do tipo p faz com que os orifícios se movam em direção ao eletrodo negativo. Com relação ao fluxo de corrente, o fluxo de lacunas do eletrodo positivo para o negativo tem o mesmo efeito que o fluxo de elétrons do eletrodo negativo para o positivo.

O contato de semicondutores tipo p e n é chamado de junção elétron-buraco.

Na zona de contato desses semicondutores, lacunas e elétrons estão concentrados longe da junção (Fig. 2). Isso é explicado pela imobilidade quase completa dos átomos doadores e receptores na rede cristalina em comparação com a mobilidade de lacunas e elétrons. A ação da carga total dos átomos doadores se manifesta na repulsão dos buracos para a esquerda da junção p-n, e a carga total dos átomos receptores afeta os elétrons de modo que eles sejam repelidos da junção p-n para a direita. Nesse caso, forma-se a chamada barreira de potencial que impede o fluxo de buracos e elétrons. Assim, a camada limite adquire uma resistência muito alta para elétrons na direção n-p e buracos na direção p-n e é chamada de camada barreira.

Na verdade, essa camada funciona como uma pequena bateria com uma intensidade de campo de E" (mostrada na Fig. 2 pela linha pontilhada). Para usar a junção p-n para retificação, uma bateria externa é conectada para ajudar ou impedir o funcionamento de uma bateria equivalente a uma barreira de potencial.

Arroz. 2. Formação de uma diferença de potencial de contato.

(- aceitadores, "+" - lacunas, - doadores, "-" - elétrons)

Além dos portadores de carga majoritários em semicondutores, existem portadores de carga minoritários:

em um semicondutor tipo p, elétrons;

em um semicondutor do tipo n, existem lacunas.

Se conectarmos o pólo positivo da fonte de tensão ao semicondutor do tipo p e o pólo negativo da fonte de tensão ao semicondutor do tipo n (Fig. 3a), então a força do campo externo E, direcionada oposta à força E ", moverá os principais portadores de carga em cada um dos semicondutores em direção à camada de contato. Sua concentração na área de contato aumenta significativamente e a condutividade elétrica da camada é restaurada. Como resultado, a camada de bloqueio diminui e sua resistência cai. Elétrica a corrente nessa direção é fornecida pelos principais portadores de carga.Essa direção na junção p-n é chamada direta ou direta.

Se você alterar a polaridade da tensão externa aplicada (Fig. 3b), a intensidade do campo externo E, coincidindo na direção com a intensidade E ", causará em cada um dos semicondutores o movimento dos principais portadores de carga do camada de contato em direções opostas. A camada de bloqueio se expandirá e sua resistência aumentará significativamente. A corrente através do contato diminuirá drasticamente. Será realizado pelo movimento de apenas portadores de carga minoritários, cuja concentração em semicondutores é muito pequeno. Essa direção na junção p-n é chamada de bloqueio.

A operação de um diodo semicondutor é baseada neste princípio. Se uma resistência de carga (por exemplo, tecidos biológicos) for conectada em série a um diodo semicondutor e uma tensão alternada for aplicada a eles, a corrente passará pela resistência de carga em apenas uma direção. Essa conversão é chamada de retificação CA.

Arroz. Fig. 3. Fluxo de corrente em um circuito contendo uma transição elétron-buraco (a – modo de transmissão, b – modo de bloqueio).

O modo atual para p-n - transição quando uma fonte externa de EMF é conectada a um diodo semicondutor é mostrado na fig. quatro.

com um valor de tensão positivo (modo de transmissão), a corrente aumenta acentuadamente;

com um valor de tensão negativo (modo de bloqueio), a corrente muda muito lentamente, até a tensão de ruptura U pr do diodo e a perda das propriedades de retificação.

Arroz. 4. Característica volt-ampère de um diodo semicondutor.

O gráfico da tensão CA tem a forma de uma senóide (Fig. 5a). Se for passado por um diodo, então, devido à condução unilateral, o sinal de saída terá a forma mostrada na Figura 5b.

O aparelho de galvanização utiliza dois diodos semicondutores (5, Fig. 1) conectados aos terminais A e B do enrolamento secundário do transformador (3). Quando o potencial do ponto A é maior que o potencial do ponto B, a corrente flui através do diodo superior. O diodo inferior está bloqueado neste momento. Na próxima metade do período, quando o potencial do ponto B for maior que o potencial do ponto A, a corrente fluirá pelo diodo inferior. Como resultado, no ponto C, o valor do potencial não assumirá valores negativos (em relação ao ponto D), e quando uma carga externa for conectada a esses pontos, a corrente fluirá em apenas uma direção. Assim, obtém-se uma retificação de onda completa de uma tensão alternada (Fig. 5c).

Para suavizar as ondulações de tensão, é utilizado um filtro elétrico, constituído por um único capacitor, ou por capacitores e resistores (6.7 na Fig. 1), ou outros tipos de filtros.

Arroz. 5. Gráficos de dependência do tempo: a) tensão AC, b) tensão retificada em um diodo, c) tensão retificada em dois diodos.

A ação do filtro RC é baseada na dependência da resistência elétrica da capacitância X C na frequência ω:

X C = . (1)

Ao selecionar elementos, a seguinte condição deve ser atendida:

À medida que a tensão de ondulação aumenta, o capacitor do filtro (6) é carregado (sua carga aumenta até que esta tensão atinja seu valor máximo). Nas pausas entre pulsos de tensão, os capacitores são descarregados para a carga (8, Fig. 1), criando uma corrente de descarga que flui na direção coincidente com a direção da tensão pulsante. Como resultado, a tensão de saída assume uma forma suavizada (Fig. 6).

A regulação da tensão fornecida pelos eletrodos ao paciente é realizada por meio de um potenciômetro (8, Fig. 1): a tensão máxima na saída do aparelho estará na posição superior do contato móvel, e o valor zero será estar na posição inferior.

Ao realizar procedimentos, é necessário controlar a quantidade de corrente que passa pelo paciente. É realizado usando um miliamperímetro (9, Fig. 1). A conexão de um shunt (10, Fig. 1) permite aumentar a escala da escala do miliamperímetro.

Arroz. Fig. 6. Gráfico do sinal após a passagem pelo filtro elétrico (a linha pontilhada indica o sinal de entrada pulsante).

A corrente é aplicada ao paciente por meio de eletrodos, sob os quais são colocadas almofadas umedecidas com água ou soro fisiológico. Isso é necessário para eliminar o efeito de "cauterização" dos tecidos sob os eletrodos por produtos de eletrólise. De fato, os tecidos vivos do corpo contêm os produtos da eletrólise dos íons cloreto de sódio - Na + e Cl -. Ao interagir na superfície da pele com os íons de água presentes na fase líquida (H+, OH–), formam NaOH alcalino sob o eletrodo negativo e ácido clorídrico HCl sob o eletrodo positivo. Portanto, em todos os casos de aplicação de corrente contínua, os eletrodos de metal não podem ser aplicados diretamente na superfície do corpo.

Os tecidos do corpo são constituídos por células rodeadas por fluido tecidual. Tal sistema consiste em dois meios que conduzem relativamente bem a corrente (fluido tecidual e citoplasma celular), separados por uma camada pouco condutora - a membrana celular (membrana).

O efeito primário da corrente contínua nos tecidos do corpo é devido ao movimento de partículas carregadas presentes neles, principalmente eletrólitos teciduais, bem como partículas coloidais que adsorvem íons. Um campo elétrico externo causa um atraso e acúmulo de íons próximos às membranas nos elementos teciduais (no interior das células e no líquido extracelular), alterando sua concentração usual (Fig. 7). Como resultado, as membranas são marcadas com:

formação de uma dupla camada elétrica;

fenômeno de polarização;

criação de potencial de difusão;

mudança no biopotencial, etc.

Arroz. 7. Distribuição de íons nas membranas celulares durante a galvanização (E - eletrodos).

O resultado da exposição ativa torna-se perceptível no nível macro: ocorre vermelhidão da pele (hiperemia) sob os eletrodos devido à vasodilatação. Todos esses processos afetam o estado funcional das células. Há um aumento da regeneração tecidual (fibras nervosas periféricas, músculos, epitélio) e da função reguladora do sistema nervoso. Esses mecanismos determinam o uso da galvanização para fins terapêuticos. No entanto, deve-se notar mais uma vez que a ação primária da corrente contínua nos tecidos do corpo é baseada em fenômenos de polarização na superfície da biomembrana.

Durante o processo de tratamento, eletrodos com almofadas são fixados em locais apropriados na superfície corporal (“galvanização transcerebral”, “colar galvânico”, etc.).

Deve-se ter em mente que, superada a camada de pele e gordura subcutânea sob os eletrodos, a corrente se ramifica e passa por tecidos e órgãos profundamente localizados através de meios com baixa resistência (fluido tecidual, sangue, linfa, bainhas nervosas, etc. ). Como resultado, vários órgãos e sistemas do paciente são afetados simultaneamente.

PARTE PRÁTICA

Neste trabalho, é utilizado um aparelho de galvanização, em cujo painel lateral são exibidos interruptores, permitindo conectar seus blocos separadamente. Para observar a forma dos sinais elétricos, um osciloscópio é conectado ao dispositivo.

A matéria acompanha trabalhos laboratoriais de física no 11º ano. No início da aula, um objetivo é definido para os alunos e há uma breve repetição da teoria.

Em seguida, o andamento do trabalho é discutido e experimentos são realizados. Os resultados das observações são elaborados em um caderno na forma de desenhos que requerem explicação. E no final do trabalho são tiradas as conclusões.

Ver conteúdo do documento
"Trabalho de laboratório "Estudando o fenômeno da indução eletromagnética""

Trabalho de laboratório

"Estudando o fenômeno da indução eletromagnética"

Belyan LF,

professor de física MBOU "Escola Secundária nº 46"

Bratsk

Metas:

• explorar condições

ocorrência de indução

corrente em um condutor fechado;

• certifique-se de que é justo

regras de Lenz;

• conheça os fatores que

depende da intensidade da corrente induzida.

Equipamento:

• miliamperímetro ( mãe)

ou microamperímetro ( μA ),

• ímã de arco,
• bobina de fio.

Progresso

1. Monte um circuito composto por uma bobina e um miliamperímetro. Abaixando o ímã permanente dentro da bobina, determine a direção da corrente indutiva resultante.

Progresso

2. Remova o imã da bobina. A direção da corrente induzida mudou? Desenhe um diagrama simplificado do experimento em seus cadernos.

3. Haverá uma corrente de indução quando o ímã estiver em repouso em relação à bobina.

Como isso pode ser comprovado?

Fazendo um relatório de trabalho:

Fazendo um relatório de trabalho:

Formular conclusões para cada item do trabalho.

1. Como o fluxo magnético que penetra na bobina muda (aumenta, diminui, não muda)?

2. Como são direcionadas as linhas de indução magnética do campo magnético permanente?

3. Como são direcionadas as linhas do campo magnético da corrente de indução?

4. Determine os pólos do campo magnético da bobina.

5. Determine a direção da corrente de indução de acordo com a regra da mão direita.

Conclusão:

1. O que determina a direção da corrente de indução?

2. O que determina a magnitude da corrente indutiva?

Plano de aula

Tópico da lição: Trabalho laboratorial: "Estudar o fenómeno da indução electromagnética"

Tipo de ocupação - mista.

tipo de lição combinado.

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

Lições objetivas:

Educacional:estudar o fenômeno da indução eletromagnética

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

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

Resultados pedagógicos planeados: contribuir para o reforço da orientação prática no ensino da física, a formação de competências para aplicar os conhecimentos adquiridos em diversas situações.

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

Metasujeito: pdesenvolver a capacidade de compreender e usar recursos visuais (desenhos, modelos, diagramas). Desenvolvimento da 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 faltas, verificar a disponibilidade dos alunos para a aula, responder às perguntas dos alunos sobre os trabalhos de casa) - 2-5 minutos.

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

Masterização de novo material:

Teoria. O Fenômeno da Indução Eletromagnéticaconsiste na ocorrência de uma corrente elétrica em um circuito condutor, que 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 do espaço é caracterizado pelo vetor de indução magnética B. Deixe um condutor fechado (circuito) ser colocado em um campo magnético uniforme (ver 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 de 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 pela 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 delimitada pelo contorno ( F 0), ou diminui ( F 0).

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

corrente indutiva euusando a regra do gimlet.

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

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

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

Ordem de trabalho:

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

1.1. Usando a Figura 1.1., monte um circuito composto por 2 bobinas, uma das quais conectada a uma fonte CC por meio de um reostato e uma chave, e a segunda, localizada acima da primeira, 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 ocorra em uma das bobinas no momento do fechamento do circuito elétrico da bobina, estacionária em relação à primeira, observando o sentido de desvio da agulha do galvanômetro.

1.4. Coloca 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 detecte a ocorrência de uma corrente elétrica na segunda bobina com qualquer movimento dela, enquanto a direção da seta do galvanômetro mudará.

1.6. Faça um experimento com uma bobina conectada a um galvanômetro (ver 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. Verificando o cumprimento da regra 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				diminuindo
	Inserção do polo sul do imã na bobina				aumenta
	Removendo o pólo sul do ímã da bobina				diminuindo

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, para 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 existe 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 laboratorial 11

1. Qual é o nome da característica de potência 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 do gimlet.

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 da separação de cargas em um condutor que se move em um campo magnético?

10. Qual é a razão 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 de conservação de energia.

Este material é uma descrição do trabalho de laboratório "Estudando o fenômeno da indução eletromagnética" pelos alunos do 9º e 11º anos. O trabalho envolve um estudo faseado do fenômeno da indução eletromagnética. No decorrer do trabalho, os alunos descobrem quando ocorre uma corrente de indução, o que determina sua magnitude.

Download:

Visualização:

Trabalho de laboratório

"Estudando o fenômeno da indução eletromagnética"

O objetivo do trabalho é estudar o fenômeno da indução eletromagnética.

Dispositivos: miliamperímetro, bobina de bobina, ímã arqueado, ímã de tira.

ordem de trabalho

EU. Elucidação das condições de ocorrência da corrente de indução.

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

2. Observando as leituras do miliamperímetro, observe se ocorreu uma corrente de indução se:

1. Inserir um ímã em uma bobina fixa
2. remover um imã de uma bobina fixa,
3. coloque o ímã dentro da bobina, deixando-a imóvel.

3. Descubra como o fluxo magnético Ф, penetrando na bobina, mudou em cada caso. Faça uma conclusão sobre a condição em que a corrente indutiva apareceu na bobina.

II. Estudo do sentido da corrente de indução.

1. A direção da corrente na bobina pode ser julgada pela direção na qual a agulha do miliamperímetro se desvia da divisão zero.

Verifique se o sentido da corrente de indução será o mesmo se:

1. insira na bobina e remova o ímã com o pólo norte;
2. insira o ímã na bobina magnética com o pólo norte e o pólo sul.

2. Descubra o que mudou em cada caso. Faça uma conclusão sobre o que determina a direção da corrente de indução.

III. O estudo da magnitude da corrente de indução.

1. Aproxime o ímã da bobina fixa lentamente e com maior velocidade, observando quantas divisões (N 1 , N 2 ) a agulha do miliamperímetro se desvia.

2. Aproxime o ímã da bobina com o pólo norte. Observe quantas divisões N 1 a seta do miliamperímetro se desvia.

Prenda o pólo norte da barra magnética ao pólo norte do ímã arqueado. Descubra quantas divisões N 2 a seta do miliamperímetro se desvia quando dois ímãs se aproximam simultaneamente.

3. Descubra como o fluxo magnético varia em cada caso. Faça uma conclusão sobre o que a magnitude da corrente de indução depende.

Responda às perguntas:

1. Primeiro rapidamente, depois lentamente empurre o ímã para dentro da bobina de fio de cobre. A mesma carga elétrica é transferida através da seção de fio da bobina?

• " onclick="window.open(this.href,"win2","status=no,toolbar=no,scrollbars=sim,titlebar=não,menubar=não,resizable=sim,width=640,height=480,diretórios =não,localização=não"); retorna falso;" > Imprimir
• E-mail

Laboratório nº 9

Estudando o fenômeno da indução eletromagnética

Objetivo: estudar as condições para a ocorrência de corrente de indução, indução EMF.

Equipamento: bobina, dois ímãs de barra, miliamperímetro.

Teoria

A conexão mútua de campos elétricos e magnéticos foi estabelecida pelo notável físico inglês M. Faraday em 1831. Ele descobriu o fenômeno Indução eletromagnética.

Numerosos experimentos de Faraday mostram que com a ajuda de um campo magnético é possível obter uma corrente elétrica em um condutor.

O Fenômeno da Indução Eletromagnéticaconsiste na ocorrência de uma corrente elétrica em um circuito fechado quando o fluxo magnético que penetra no circuito muda.

A corrente que ocorre durante o fenômeno da indução eletromagnética é chamada indução.

No circuito elétrico (Figura 1), ocorre uma corrente de indução se houver um movimento do imã em relação à bobina, ou vice-versa. A direção da corrente de indução depende tanto da direção do movimento do ímã quanto da localização de seus pólos. Não há corrente de indução se não houver movimento relativo da bobina e do ímã.

Imagem 1.

Estritamente falando, quando o circuito se move em um campo magnético, não é gerada uma certa corrente, mas um certo e. d.s.

Figura 2.

Faraday descobriu experimentalmente que quando o fluxo magnético muda no circuito condutor, surge uma EMF de indução E ind, igual à taxa de variação do fluxo magnético através da superfície delimitada pelo circuito, tomado com um sinal de menos:

Esta fórmula expressa Lei de Faraday:e. d.s. indução é igual à taxa de variação do fluxo magnético através da superfície delimitada pelo contorno.

O sinal de menos na fórmula reflete regra de Lenz.

Em 1833, Lenz provou experimentalmente uma declaração chamada Regra de Lenz: a corrente de indução excitada em um circuito fechado quando o fluxo magnético muda é sempre direcionada de modo que o campo magnético que ela cria impeça uma mudança no fluxo magnético que causa a corrente de indução.

Com fluxo magnético crescenteФ>0, e ε ind< 0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его маг­нитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

Com fluxo magnético decrescente F<0, а ε инд >0, ou seja o campo magnético da corrente indutiva aumenta o fluxo magnético decrescente através do circuito.

regra de Lenz tem um profundo significado físico – expressa a lei da conservação da energia: se o campo magnético através do circuito aumenta, então a corrente no circuito é direcionada para que seu campo magnético seja direcionado contra o externo, e se o campo magnético externo através do circuito diminui, então a corrente é direcionada para que seu campo magnético campo suporta este campo magnético decrescente.

A fem de indução depende de vários motivos. Se um ímã forte for empurrado para dentro da bobina uma vez e um ímã fraco na outra vez, as leituras do dispositivo no primeiro caso serão maiores. Eles também serão maiores quando o ímã estiver se movendo rapidamente. Em cada um dos experimentos realizados neste trabalho, o sentido da corrente de indução é determinado pela regra de Lenz. O procedimento para determinar a direção da corrente de indução é mostrado na Figura 2.

Na figura, as linhas de força do campo magnético do ímã permanente e as linhas do campo magnético da corrente de indução são indicadas em azul. As linhas do campo magnético são sempre direcionadas de N para S - do pólo norte ao pólo sul do ímã.

De acordo com a regra de Lenz, a corrente elétrica indutiva no condutor, que ocorre quando o fluxo magnético muda, é direcionada de tal forma que seu campo magnético neutraliza a mudança no fluxo magnético. Portanto, na bobina, a direção das linhas do campo magnético é oposta às linhas de força do ímã permanente, porque o ímã se move em direção à bobina. Encontramos a direção da corrente de acordo com a regra da verruma: se a verruma (com a rosca certa) for aparafusada de forma que seu movimento de translação coincida com a direção das linhas de indução na bobina, então a direção de rotação de a alça do verruma coincide com a direção da corrente de indução.

Portanto, a corrente através do miliamperímetro flui da esquerda para a direita, conforme mostrado na Figura 1 pela seta vermelha. No caso em que o ímã se afasta da bobina, as linhas do campo magnético da corrente indutiva coincidirão na direção das linhas de força do ímã permanente e a corrente fluirá da direita para a esquerda.

Progresso.

Prepare uma tabela para o relatório e vá preenchendo à medida que os experimentos são realizados.

	Ações com um ímã e uma bobina	Indicações mili-amperímetro,	Direções de deflexão da agulha do miliamperímetro (direita, esquerda ou sem arco)	Direção da corrente de indução (de acordo com a regra de Lenz)
	Insira rapidamente o ímã na bobina com o pólo norte
	Deixe o imã na bobina estacionário depois da experiência 1
	Puxe rapidamente o ímã para fora da bobina
	Mova a bobina rapidamente para o pólo norte do ímã
	Deixe a bobina imóvel após o experimento 4
	Puxe rapidamente a bobina para longe do pólo norte do ímã
	Insira lentamente o ímã do pólo norte na bobina