întrebări de testare

1.Ce este capacitatea electrică?

2. Definiți următoarele concepte: curent alternativ, amplitudine, frecvență, frecvență ciclică, perioadă, fază de oscilație

Laboratorul 11

Studierea fenomenului de inducție electromagnetică

Obiectiv: studiază fenomenul inducției electromagnetice .

Echipament: miliampermetru; bobină-bobină; magnet arcuit; sursă de putere; o bobină cu un miez de fier dintr-un electromagnet pliabil; reostat; cheie; fire de conectare; model de generator de curent electric (unul).

Progres

1. Conectați bobina-bobina la clemele miliametrului.

2. Observând citirile miliametrului, aduceți unul dintre polii magnetului la bobină, apoi opriți magnetul pentru câteva secunde, apoi aduceți-l din nou mai aproape de bobină, alunecându-l în ea (Fig.). Notați dacă în bobină a apărut un curent de inducție în timpul mișcării magnetului față de bobină; în timpul opririi sale.

3. Notați dacă fluxul magnetic Ф, care pătrunde în bobină, s-a modificat în timpul mișcării magnetului; în timpul opririi sale.

4. Pe baza răspunsurilor dumneavoastră la întrebarea anterioară, trageți și notați concluzia în ce condiții a apărut un curent de inducție în bobină.

5. De ce s-a schimbat fluxul magnetic care pătrunde în această bobină când magnetul s-a apropiat de bobină? (Pentru a răspunde la această întrebare, amintiți-vă, în primul rând, de ce mărimi depinde fluxul magnetic Ф și, în al doilea rând, este modulul vectorului de inducție B al câmpului magnetic al unui magnet permanent lângă acest magnet și departe de acesta.)

6. Direcția curentului din bobină poate fi judecată după direcția în care acul miliampermetrului se abate de la diviziunea zero.
Verificați dacă direcția curentului de inducție în bobină va fi aceeași sau diferită atunci când același pol al magnetului se apropie și se îndepărtează de acesta.

7. Apropiați polul magnetului de bobină cu o astfel de viteză încât acul miliampermetrului să se abate cu cel mult jumătate din valoarea limită a scalei sale.

Repetați același experiment, dar cu o viteză mai mare a magnetului decât în ​​primul caz.

Cu o viteză mai mare sau mai mică de mișcare a magnetului față de bobină, s-a schimbat mai repede fluxul magnetic Ф care pătrunde în această bobină?

Cu o schimbare rapidă sau lentă a fluxului magnetic prin bobină, a apărut un curent mai mare în ea?

Pe baza răspunsului dvs. la ultima întrebare, faceți și notați o concluzie despre modul în care modulul de putere a curentului de inducție care apare în bobină depinde de viteza de schimbare a fluxului magnetic Ф care pătrunde în această bobină.

8. Asamblați instalația pentru experiment conform desenului.

9. Verificați dacă există un curent de inducție în bobina 1 în următoarele cazuri:

A. la închiderea și deschiderea circuitului, care include bobina 2;

b. când curge prin bobina 2 curent continuu;

c. cu creșterea și scăderea puterii curentului care circulă prin bobina 2, prin deplasarea cursorului reostatului în partea corespunzătoare.

10. În care dintre cazurile enumerate la paragraful 9 se modifică fluxul magnetic care pătrunde în bobină? De ce se schimba?

11. Observați apariția curentului electric în modelul generatorului (Fig.). Explicați de ce apare un curent de inducție într-un cadru care se rotește într-un câmp magnetic.

întrebări de testare

1. Formulați legea inducției electromagnetice.

2. De către cine și când a fost formulată legea inducției electromagnetice?

Laboratorul 12

Măsurarea inductanței bobinei

Obiectiv: Studiul legilor de bază ale circuitelor electrice ale curentului alternativ și familiarizarea cu cele mai simple modalități de măsurare a inductanței și capacității.

Scurtă teorie

Sub influența unei forțe electromotoare variabile (EMF) într-un circuit electric, în acesta apare un curent alternativ.

Un curent alternativ este un curent care își schimbă direcția și magnitudinea. În această lucrare este luat în considerare doar un astfel de curent alternativ, a cărui valoare se modifică periodic conform unei legi sinusoidale.

Luarea în considerare a curentului sinusoidal se datorează faptului că toate centralele mari produc curenți alternativi care sunt foarte aproape de curenții sinusoidale.

Curentul alternativ în metale este mișcarea electronilor liberi într-o direcție sau în sens opus. Cu un curent sinusoidal, natura acestei mișcări coincide cu oscilațiile armonice. Astfel, un curent alternativ sinusoidal are o perioadă T- timpul unei oscilatii complete si frecventa v numărul de oscilaţii complete pe unitatea de timp. Există o relație între aceste cantități

Circuitul AC, spre deosebire de circuitul DC, permite includerea unui condensator.

https://pandia.ru/text/80/343/images/image073.gif" alt="(!LANG:http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/Image443 .gif" width="89" height="24">,!}

numit rezistență deplină sau impedanta lanţuri. Prin urmare, expresia (8) se numește legea lui Ohm pentru curent alternativ.

În această lucrare, rezistență activă R bobina este determinată folosind legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit de curent continuu.

Să luăm în considerare două cazuri speciale.

1. Nu există condensator în circuit. Aceasta înseamnă că condensatorul este oprit și în schimb circuitul este închis de un conductor, căderea potențialului pe care este practic nulă, adică valoarea Uîn ecuația (2) este zero..gif" alt="(!LANG:http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/Image474.gif" width="54" height="18">.!}

2. Nu există bobină în circuit: Prin urmare .

Pentru că din formulele (6), (7) și respectiv (14), avem

Scopul lucrării: Studierea fenomenului de inducție electromagnetică.
Echipamente: miliampermetru, bobină, magnet arcuat, sursă de alimentare, bobină cu miez de fier dintr-un electromagnet pliabil, reostat, cheie, fire de legătură, model de generator de curent electric (unul pe clasă).
Instructiuni de lucru:
1. Conectați bobina-bobina la clemele miliametrului.
2. Urmărind citirile miliampermetrului, aduceți unul dintre polii magnetului la bobină, apoi opriți magnetul pentru câteva secunde, apoi aduceți-l din nou mai aproape de bobină, alunecându-l în ea (Fig. 196). Notați dacă în bobină a apărut un curent de inducție în timpul mișcării magnetului față de bobină; în timpul opririi sale.

Notați dacă fluxul magnetic Ф, care pătrunde în bobină, s-a modificat în timpul mișcării magnetului; în timpul opririi sale.
4. Pe baza răspunsurilor dumneavoastră la întrebarea anterioară, trageți și notați concluzia în ce condiții a apărut un curent de inducție în bobină.
5. De ce s-a schimbat fluxul magnetic care pătrunde în această bobină când magnetul s-a apropiat de bobină? (Pentru a răspunde la această întrebare, amintiți-vă, în primul rând, de ce mărimi depinde fluxul magnetic Ф și, în al doilea rând, este același
dacă modulul vectorului de inducție B al câmpului magnetic al unui magnet permanent în apropierea acestui magnet și departe de acesta.)
6. Direcția curentului din bobină poate fi judecată după direcția în care acul miliampermetrului se abate de la diviziunea zero.
Verificați dacă direcția curentului de inducție în bobină va fi aceeași sau diferită atunci când același pol al magnetului se apropie de el și se îndepărtează de acesta.

4. Apropiați polul magnetului de bobină cu o astfel de viteză încât acul miliampermetrului să devieze cu cel mult jumătate din valoarea limită a scalei sale.
Repetați același experiment, dar cu o viteză mai mare a magnetului decât în ​​primul caz.
Cu o viteză mai mare sau mai mică de mișcare a magnetului față de bobină, s-a schimbat mai repede fluxul magnetic Ф care pătrunde în această bobină?
Cu o schimbare rapidă sau lentă a fluxului magnetic prin bobină, puterea curentului în ea a fost mai mare?
Pe baza răspunsului dvs. la ultima întrebare, faceți și notați concluzia despre modul în care modulul de putere a curentului de inducție care apare în bobină depinde de viteza de schimbare a fluxului magnetic Ф care pătrunde în această bobină.
5. Asamblați configurația pentru experiment conform Figura 197.
6. Verificați dacă există un curent de inducție în bobina 1 în următoarele cazuri:
a) la închiderea și deschiderea circuitului în care este inclusă bobina 2;
b) la trecerea prin bobina 2 curent continuu;
c) cu creșterea și scăderea puterii curentului care circulă prin bobina 2, prin deplasarea cursorului reostatului în partea corespunzătoare.
10. În care dintre cazurile enumerate la paragraful 9 se modifică bobina de pătrundere a fluxului magnetic 1? De ce se schimba?
11. Observați apariția curentului electric în modelul generatorului (Fig. 198). Explicați de ce apare un curent de inducție într-un cadru care se rotește într-un câmp magnetic.
Orez. 196

Michael Faraday a fost primul care a studiat fenomenul inducției electromagnetice. Mai exact, el a stabilit și a investigat acest fenomen în căutarea modalităților de a transforma magnetismul în electricitate.

I-a luat zece ani să rezolve o astfel de problemă, dar acum folosim roadele muncii lui peste tot și nu ne putem imagina viața modernă fără utilizarea inducției electromagnetice. În clasa a VIII-a am luat deja în considerare această temă, în clasa a IX-a acest fenomen este luat în considerare mai detaliat, dar derivarea formulelor se referă la cursul clasei a X-a. Puteți accesa acest link pentru a vă familiariza cu toate aspectele acestei probleme.

Fenomenul inducției electromagnetice: luați în considerare experiența

Vom lua în considerare ceea ce constituie fenomenul de inducție electromagnetică. Puteți efectua un experiment pentru care aveți nevoie de un galvanometru, un magnet permanent și o bobină. Prin conectarea galvanometrului la bobină, împingem un magnet permanent în interiorul bobinei. În acest caz, galvanometrul va indica modificarea curentului din circuit.

Deoarece nu avem nicio sursă de curent în circuit, este logic să presupunem că curentul apare din cauza apariției unui câmp magnetic în interiorul bobinei. Când scoatem magnetul înapoi din bobină, vom vedea că citirile galvanometrului se vor schimba din nou, dar acul acestuia se va abate în direcția opusă. Vom primi din nou un curent, dar deja îndreptat în cealaltă direcție.

Acum vom face un experiment similar cu aceleași elemente, doar că în același timp vom fixa magnetul nemișcat, iar acum vom pune bobina în sine pe și dezactivată de magnet, conectată la galvanometru. Vom obtine aceleasi rezultate.Indicatorul galvanometrului ne va arata aspectul curentului in circuit. În acest caz, când magnetul este staționar, nu există curent în circuit, săgeata stă la zero.

Este posibil să se efectueze o versiune modificată a aceluiași experiment, doar pentru a înlocui magnetul permanent cu unul electric, care poate fi pornit și oprit. Vom obține rezultate similare cu prima experiență când magnetul se mișcă în interiorul bobinei. Dar, în plus, la oprirea și oprirea unui electromagnet staționar, va provoca o apariție pe termen scurt a curentului în circuitul bobinei.

Bobina poate fi înlocuită cu un circuit conductor și se pot face experimente privind deplasarea și rotirea circuitului în sine într-un câmp magnetic constant, sau un magnet în interiorul unui circuit fix. Rezultatele vor fi aceeași apariție a curentului în circuit atunci când magnetul sau circuitul se mișcă.

O modificare a câmpului magnetic determină apariția unui curent

Din toate acestea rezultă că o modificare a câmpului magnetic determină apariția unui curent electric în conductor. Acest curent nu este diferit de curentul pe care îl putem obține de la baterii, de exemplu. Dar pentru a indica cauza apariției sale, un astfel de curent a fost numit inducție.

În toate cazurile, am schimbat câmpul magnetic, sau mai bine zis, fluxul magnetic prin conductor, în urma căruia a apărut un curent. Astfel, se poate deduce următoarea definiție:

Odată cu orice modificare a fluxului magnetic care pătrunde în circuitul unui conductor închis, în acest conductor apare un curent electric, care există în timpul întregului proces de modificare a fluxului magnetic.

Studentul trebuie:

a fi capabil să: manipula instrumentele fizice și le folosește în lucrări de laborator; a investiga fenomenul de inducție electromagnetică - pentru a determina de ce depind magnitudinea și direcția curentului de inducție; utilizați literatura de referință necesară;

stiu: metode de măsurare a puterii consumate de un aparat electric; dependența puterii consumate de becul de tensiunea la bornele acestuia; investigați dependența rezistenței conductorului de temperatură.

Securitatea lecției

Echipamente și unelte: miliampermetru, bobină-bobină, magnet arcuat, magnet bandă, sursă DC, două bobine cu miez, reostat, cheie, fir lung, fire de legătură.

Fișe:

Scurte materiale teoretice pe tema lucrărilor de laborator

Curentul de inducție într-o buclă închisă apare atunci când fluxul magnetic se modifică prin zona delimitată de buclă. Modificarea fluxului magnetic prin circuit se poate face în două moduri diferite:

1) modificarea în timp a câmpului magnetic în care se află circuitul fix atunci când magnetul este împins în bobină sau când acesta este scos;

2) mișcarea acestui circuit (sau a părților sale) într-un câmp magnetic constant (de exemplu, la punerea unei bobine pe un magnet).

Instrucțiuni pentru efectuarea lucrărilor de laborator

Conectați bobina-bobina la clemele miliametrului, apoi puneți-o și scoateți-o de la polul nord al magnetului arcuit la viteze diferite (a se vedea figura), și pentru fiecare caz notați puterea maximă și minimă a curentului de inducție și direcția de abatere a săgeții dispozitivului.

Figura 9.1

1. Întoarceți magnetul și împingeți încet polul sud al magnetului în bobină și apoi trageți-l afară. Repetați experimentul într-un ritm mai rapid. Acordați atenție unde a deviat acul miliametrului de data aceasta.

2. Îndoiți doi magneți (dungi și arcuați) cu aceiași poli și repetați experimentul cu viteze diferite ale magneților din bobină.

3. Conectați la clemele miliametrului în loc de bobină un fir lung, pliat în mai multe spire. Punerea și scoaterea spirelor de sârmă de la polul magnetului arcuit, notați puterea maximă a curentului de inducție. Comparați-o cu puterea maximă a curentului de inducție obținută în experimente cu același magnet și bobină și găsiți dependența f.e.m. de inducție de lungimea (numărul de spire) conductorului.

4. Analizați-vă observațiile și trageți concluzii cu privire la motivele de care depind mărimea curentului de inducție și direcția acestuia.

5. Asamblați circuitul prezentat în figura 1. Bobinele cu miezurile introduse în ele trebuie să fie amplasate aproape una de alta și astfel încât axele lor să coincidă.

6. Efectuați următoarele experimente:

a) puneți glisorul reostatului în poziția corespunzătoare rezistenței minime a reostatului. Închideți circuitul cu o cheie, urmărind acul miliametrului;

b) se deschide circuitul cu cheia. Ce sa schimbat?

c) pune glisorul reostatului în poziția de mijloc. Repetați experiența;

d) se pune glisorul reostatului în poziția corespunzătoare rezistenței maxime a reostatului. Închideți și deschideți circuitul cu cheia.

7. Analizați-vă observațiile și trageți concluzii.

Laboratorul #10

DISPOZITIVUL ȘI FUNCȚIONAREA TRANSFORMATORULUI

Studentul trebuie:

a fi capabil să: determinați raportul de transformare; utilizați literatura de referință necesară;

stiu: dispozitivul și principiul de funcționare al transformatorului.

Securitatea lecției

Echipamente și unelte: sursă de tensiune alternativă reglabilă, transformator pliabil de laborator, voltmetre AC (sau avometru), cheie, fire de legătură;

Fișe: aceste linii directoare pentru implementarea lucrărilor de laborator.

Planul lecției

Subiectul lecției: Lucrare de laborator: „Studiul fenomenului de inducție electromagnetică”

Tip de ocupatie - mixta.

Tipul de lecție combinate.

Obiectivele de învățare ale lecției: pentru a studia fenomenul de inducție electromagnetică

Obiectivele lecției:

Educational:studiază fenomenul inducției electromagnetice

În curs de dezvoltare. Pentru a dezvolta capacitatea de observare, formați-vă o idee despre procesul cunoașterii științifice.

Educational. Dezvoltați interesul cognitiv pentru subiect, dezvoltați capacitatea de a asculta și de a fi auzit.

Rezultate educaționale planificate: să contribuie la întărirea orientării practice în predarea fizicii, formarea deprinderilor de aplicare a cunoștințelor dobândite în diverse situații.

Personalitate: cu contribuie la percepția emoțională a obiectelor fizice, capacitatea de a asculta, de a-și exprima clar și corect gândurile, de a dezvolta inițiativa și activitatea în rezolvarea problemelor fizice, de a forma capacitatea de a lucra în grup.

Metasubiect: pdezvoltarea capacității de înțelegere și utilizare a mijloacelor vizuale (desene, modele, diagrame). Dezvoltarea unei înțelegeri a esenței prescripțiilor algoritmice și a capacității de a acționa în conformitate cu algoritmul propus.

subiect: despre cunoaște limbajul fizic, capacitatea de a recunoaște conexiunile paralele și seriale, capacitatea de a naviga într-un circuit electric, de a asambla circuite. Abilitatea de a generaliza și de a trage concluzii.

Progresul lecției:

1. Organizarea începutului lecției (notarea absenților, verificarea pregătirii elevilor pentru lecție, răspunsul la întrebările elevilor la teme) - 2-5 minute.

Profesorul le spune elevilor tema lecției, formulează obiectivele lecției și îi introduce pe elevi în planul lecției. Elevii scriu subiectul lecției în caiete. Profesorul creează condiţii pentru motivarea activităţilor de învăţare.

Stăpânirea noului material:

Teorie. Fenomenul inducției electromagneticeconstă în apariția unui curent electric într-un circuit conductor, care fie se odihnește într-un câmp magnetic alternativ, fie se mișcă într-un câmp magnetic constant în așa fel încât numărul liniilor de inducție magnetică care pătrund în circuit se modifică.

Câmpul magnetic în fiecare punct al spațiului este caracterizat de vectorul de inducție magnetică B. Să fie plasat un conductor (circuit) închis într-un câmp magnetic uniform (vezi Fig. 1.)

Poza 1.

Normal faţă de planul conductorului formează un unghicu direcția vectorului de inducție magnetică.

flux magneticФ printr-o suprafață cu aria S se numește valoare egală cu produsul dintre modulul vectorului de inducție magnetică B și aria S și cosinusul unghiuluiîntre vectoriși .

Ф=В S cos α (1)

Direcția curentului inductiv care apare într-un circuit închis atunci când fluxul magnetic prin acesta se modifică este determinată de Regula lui Lenz: curentul inductiv care apare într-un circuit închis contracarează cu câmpul său magnetic modificarea fluxului magnetic prin care este cauzat.

Aplicați regula lui Lenz după cum urmează:

1. Setați direcția liniilor de inducție magnetică B ale câmpului magnetic extern.

2. Aflați dacă fluxul de inducție magnetică al acestui câmp crește prin suprafața delimitată de contur ( F 0), sau scade ( F 0).

3. Setați direcția liniilor de inducție magnetică B „câmp magnetic

curent inductiv Ifolosind regula gimlet.

Când fluxul magnetic se modifică prin suprafața delimitată de contur, în acesta din urmă apar forțe externe, a căror acțiune este caracterizată de EMF, numită EMF de inducție.

Conform legii inducției electromagnetice, EMF de inducție într-o buclă închisă este egală în valoare absolută cu rata de modificare a fluxului magnetic prin suprafața delimitată de buclă:

Dispozitive și echipamente:galvanometru, alimentare, bobine de miez, magnet arcuit, cheie, fire de conectare, reostat.

Comandă de lucru:

1. Obținerea unui curent de inducție. Pentru asta ai nevoie de:

1.1. Folosind Figura 1.1., asamblați un circuit format din 2 bobine, dintre care una este conectată la o sursă de curent continuu printr-un reostat și o cheie, iar a doua, situată deasupra primei, este conectată la un galvanometru sensibil. (vezi fig. 1.1.)

Figura 1.1.

1.2. Închideți și deschideți circuitul.

1.3. Asigurați-vă că curentul de inducție apare într-una dintre bobine în momentul închiderii circuitului electric al bobinei, care este staționară față de prima, observând în același timp direcția de abatere a acului galvanometrului.

1.4. Puneti in miscare o bobina conectata la un galvanometru fata de o bobina conectata la o sursa de curent continuu.

1.5. Asigurați-vă că galvanometrul detectează apariția unui curent electric în a doua bobină cu orice mișcare a acestuia, în timp ce direcția săgeții galvanometrului se va schimba.

1.6. Efectuați un experiment cu o bobină conectată la un galvanometru (vezi Fig. 1.2.)

Figura 1.2.

1.7. Asigurați-vă că curentul de inducție apare atunci când magnetul permanent se mișcă față de bobină.

1.8. Faceți o concluzie despre cauza curentului de inducție în experimentele efectuate.

2. Verificarea îndeplinirii regulii Lenz.

2.1. Repetați experimentul de la paragraful 1.6 (Fig. 1.2).

2.2. Pentru fiecare dintre cele 4 cazuri ale acestui experiment, desenați diagrame (4 diagrame).

Figura 2.3.

2.3. Verificați îndeplinirea regulii Lenz în fiecare caz și completați Tabelul 2.1 conform acestor date.

Tabelul 2.1.

N experiență	Metodă de obținere a curentului de inducție
	Adăugarea polului nord al unui magnet la bobină				crește
	Scoaterea polului nord al magnetului din bobină				scade
	Introducerea polului sud al magnetului în bobină				crește
	Scoaterea polului sud al magnetului din bobină				scade

3. Faceți o concluzie despre munca de laborator efectuată.

4. Răspunde la întrebări de securitate.

Întrebări de testare:

1. Cum ar trebui să se miște un circuit închis într-un câmp magnetic uniform, translațional sau rotațional, astfel încât în ​​el să apară un curent inductiv?

2. Explicați de ce curentul inductiv din circuit are o astfel de direcție încât câmpul său magnetic împiedică modificarea fluxului magnetic al cauzei sale?

3. De ce există un semn „-” în legea inducției electromagnetice?

4. O bară de oțel magnetizată cade printr-un inel magnetizat de-a lungul axei sale, a cărui axă este perpendiculară pe planul inelului. Cum se va schimba curentul din inel?

Admiterea la munca de laborator 11

1. Cum se numește puterea caracteristică a câmpului magnetic? Semnificația sa grafică.

2. Cum se determină modulul vectorului de inducție magnetică?

3. Dați definiția unității de măsură a inducției câmpului magnetic.

4. Cum se determină direcția vectorului de inducție magnetică?

5. Formulați regula gimlet.

6. Notați formula de calcul a fluxului magnetic. Care este semnificația sa grafică?

7. Definiți unitatea de măsură pentru fluxul magnetic.

8. Care este fenomenul inducției electromagnetice?

9. Care este motivul separării sarcinilor într-un conductor care se mișcă într-un câmp magnetic?

10. Care este motivul separării sarcinilor într-un conductor staționar într-un câmp magnetic alternativ?

11. Formulați legea inducției electromagnetice. Scrieți formula.

12. Formulați regula lui Lenz.

13. Explicați regula lui Lenz bazată pe legea conservării energiei.