SCOPUL LUCRĂRII:

Familiarizați-vă cu dispozitivul și principiul de funcționare al aparatului pentru galvanizare.

Determinați caracteristicile principalelor elemente ale circuitului electric al aparatului de galvanizare.

ECHIPAMENTE:

aparat pentru galvanizare, osciloscop electronic.

VALOAREA METODEI

În practica medicală, acțiunea curentului continuu este utilizată pe scară largă. Cu ajutorul galvanizării, acestea afectează atât organele individuale (ficat, inimă, glanda tiroidă etc.), cât și întregul corp. De exemplu, galvanizarea „zonei gulerului” prin iritația ganglionilor simpatici cervicali determină stimularea sistemului cardiovascular, îmbunătățirea proceselor metabolice. Prin urmare, metoda este utilizată în tratamentul unei game largi de boli:

sistem nervos periferic;

sistem nervos central;

hipertensiune arterială și ulcer peptic;

în stomatologie - cu încălcarea trofismului sau inflamației țesuturilor din cavitatea bucală etc.

Adesea, galvanizarea este combinată cu introducerea în țesuturile corpului a unor substanțe medicinale care se disociază în ioni în soluții. Această procedură se numește electroforeză terapeutică sau electroforeza substanţelor medicamentoase. Electrotratamentul cu curent continuu și introducerea medicamentelor în țesuturile corpului se efectuează folosind un aparat de galvanizare.

PARTEA TEORETICĂ

Metoda terapeutică, care utilizează efectul asupra țesuturilor corpului al unui curent continuu de amplitudine mică (până la 50 miliamperi) se numește galvanizare.

Pentru efectuarea procedurilor de galvanizare și electroforeză terapeutică, este necesară o sursă de tensiune constantă, echipată cu un potențiometru pentru a regla puterea curentului în timpul diferitelor proceduri și un dispozitiv de măsurare. Ca o astfel de sursă, de regulă, se folosește un redresor AC semiconductor al rețelei de iluminat. Schema de circuit a aparatului de galvanizare (Fig. 1) conține un transformator 3, un redresor 5 pe două diode, un filtru de netezire din două rezistențe 7 și trei condensatoare 6, un potențiometru de reglare 8 și un miliampermetru 9 cu șunt și un comutatorul 10 pentru măsurarea curentului din circuitul pacientului.

Orez. 1. Circuitul electric al aparatului de galvanizare.

(1 - întrerupător de rețea, 2 - întrerupător de tensiune de rețea, 3 - transformator, 4 - lampă indicatoare, 5 - diode, 6 - condensatoare, 7 - rezistențe, 8 - potențiometru de reglare, 9 - miliampermetru, 10 - miliampermetru șunt, 11 - borne tensiune de ieșire).

Transformatorul din aparatul de galvanizare scade tensiunea din rețea (AB, Fig. 1). În plus, prezența acestuia este obligatorie pentru siguranța pacientului (3, Fig. 1). Conexiunea inductivă dintre înfășurările primar și secundar ale transformatorului exclude posibilitatea unei conexiuni directe între circuitul care conține electrozii aplicați pe corpul pacientului și rețeaua de tensiune alternativă la care este conectat dispozitivul. În caz contrar, în anumite condiții (de exemplu, dacă pacientul este împământat accidental), pot apărea răni electrice.

Rectificarea curentului alternativ (conversia acestuia în curent continuu) se realizează folosind diode semiconductoare (5, Fig. 1). Semiconductorii sunt substanțe solide cristaline, a căror conductivitate electrică este intermediară între conductivitatea electrică a conductorilor și a dielectricilor. Conductivitatea electrică a semiconductorilor este foarte dependentă de condițiile externe (temperatură, iluminare, câmpuri electrice externe, radiații ionizante etc.). Deci, la o temperatură foarte scăzută aproape de zero absolut (-273 С), semiconductorii se comportă ca niște dielectrici, spre deosebire de majoritatea conductorilor care trec în starea supraconductoare. Pe măsură ce temperatura crește, rezistența conductorilor la curentul electric crește, iar rezistența semiconductorilor scade.

Chiar și la temperatura camerei, conductivitatea electrică a unui semiconductor pur, numit intrinsecă, este mică, ceea ce este o consecință a găurilor formate aleatoriu (locuri libere în atomii rețelei) și a electronilor liberi (purtători de sarcină majori) în cantități aproape egale. Când o mică fracțiune de impuritate este adăugată unui semiconductor pur, conductivitatea electrică a acestuia crește semnificativ.

Acțiunea unei diode semiconductoare se bazează pe fenomenul de formare a unei diferențe de potențial de contact în zona de joncțiune a doi semiconductori cu diferite tipuri de conductivitate:

semiconductor de tip n (electronii sunt principalii purtători de sarcină);

semiconductor de tip p (găurile sunt principalii purtători de sarcină).

Se pot obține semiconductori de tip n și p cu ajutorul impurităților. De exemplu, atunci când în germaniu (Ge) sunt introduși atomi de arsen impur cu cinci electroni ai stratului de valență (As), fiecare atom de impuritate înlocuiește un atom de germaniu. Patru electroni ai unui atom de impuritate formează legături covalente cu electronii de valență ai atomilor de germaniu vecini, în timp ce al cincilea electron rămâne liber și poate deveni un purtător de curent. Impuritățile care au o valență mai mare în comparație cu elementul principal se numesc donatori, deoarece introduc electroni în exces în cristal, iar cristalele cu astfel de atomi de impurități sunt numite cristale de tip n. Sub acțiunea unui câmp extern constant, electronii liberi se vor deplasa spre electrodul pozitiv.

Dacă atomii de impurități cu trei electroni ai stratului de valență, de exemplu, atomi de indiu, sunt introduși în germaniu pur, atomul de impuritate înlocuiește un atom din rețeaua cristalină de germaniu. Pentru a forma o legătură covalentă completă, atomul de impuritate ocupă al patrulea electron din oricare dintre atomii de germaniu vecini. În acest caz, una dintre legăturile covalente ale atomului vecin este ruptă. O legătură covalentă neumplută se numește gaură; are proprietatea unui electron cu sarcină pozitivă. Impuritățile cu valență inferioară se numesc acceptori. Atomi acceptori care conțin germaniu este un cristal de tip p. Aplicarea unui câmp constant la un cristal de tip p face ca găurile să se deplaseze spre electrodul negativ. În ceea ce privește fluxul de curent, fluxul de găuri de la electrodul pozitiv la electrodul negativ are același efect ca și fluxul de electroni de la electrodul negativ la cel pozitiv.

Contactul semiconductorilor de tip p și n se numește joncțiune electron-gaură.

În zona de contact a acestor semiconductori, găurile și electronii sunt concentrați departe de joncțiune (Fig. 2). Acest lucru se explică prin imobilitatea aproape completă a atomilor donor și acceptor din rețeaua cristalină în comparație cu mobilitatea găurilor și a electronilor. Efectul sarcinii totale a atomilor donatori se manifesta prin respingerea gaurilor la stanga din jonctiunea p-n, iar sarcina totala a atomilor acceptori afecteaza electronii astfel incat acestia sunt respinsi din jonctiunea p-n spre dreapta. În acest caz, se formează o așa-numită barieră de potențial care împiedică curgerea găurilor și a electronilor. Astfel, stratul limită capătă o rezistență foarte mare pentru electroni în direcția n-p și găuri în direcția p-n și se numește strat de barieră.

De fapt, acest strat acționează ca o baterie mică cu o intensitate a câmpului E" (prezentată în Fig. 2 prin linia punctată). Pentru a utiliza joncțiunea p-n pentru rectificare, o baterie externă este conectată, fie pentru a ajuta, fie împiedică funcționarea unei baterii echivalentă cu o barieră potențială.

Orez. 2. Formarea unei difere de potențial de contact.

(- acceptori, "+" - găuri, - donatori, "-" - electroni)

Pe lângă purtătorii majoritari de sarcină din semiconductori, există purtători de sarcină minoritari:

într-un semiconductor de tip p, electroni;

într-un semiconductor de tip n, există găuri.

Dacă conectăm un pol pozitiv la un semiconductor de tip p și un pol negativ al unei surse de tensiune la un semiconductor de tip n (Fig. 3a), atunci intensitatea câmpului extern E, îndreptată opus puterii E ", se va deplasa principalii purtători de sarcină din fiecare dintre semiconductori spre stratul de contact.Concentrația lor în zona de contact crește semnificativ și conductivitatea electrică a stratului este restabilită.Ca urmare, stratul de blocare scade, iar rezistența acestuia scade.Curentul electric în această direcție. este asigurată de purtătorii principali de sarcină.Această direcție în joncțiunea p-n se numește directă sau prin.

Dacă modificați polaritatea tensiunii externe aplicate (Fig. 3b), atunci intensitatea câmpului extern E, care coincide în direcția cu intensitatea E ", va determina în fiecare dintre semiconductori mișcarea purtătorilor de sarcină principali din stratul de contact în direcții opuse.Stratul de blocare se va extinde și rezistența sa va crește semnificativ.Curentul prin contact va scădea brusc.Se va realiza prin mișcarea doar a purtătorilor de sarcină minoritari, a căror concentrație în semiconductori este foarte mic.Această direcție în joncțiunea pn se numește blocare.

Funcționarea unei diode semiconductoare se bazează pe acest principiu. Dacă o rezistență de sarcină (de exemplu, țesuturi biologice) este conectată în serie la o diodă semiconductoare și li se aplică o tensiune alternativă, atunci curentul va trece prin rezistența de sarcină într-o singură direcție. Această conversie se numește rectificare AC.

Orez. Fig. 3. Fluxul de curent într-un circuit care conține o tranziție electron-gaură (a – modul de transmisie, b – modul de blocare).

Modul curent pentru p-n - tranziție atunci când o sursă externă de EMF este conectată la o diodă semiconductoare este prezentat în fig. patru.

cu o valoare pozitivă a tensiunii (mod de transmisie), curentul crește brusc;

cu o valoare negativă a tensiunii (mod de blocare), curentul se modifică foarte lent, până la tensiunea de rupere U pr a diodei și pierderea proprietăților de redresare.

Orez. 4. Caracteristica volt-amper a unei diode semiconductoare.

Graficul tensiunii AC are forma unei sinusoide (Fig. 5a). Dacă este trecut printr-o diodă, atunci, datorită conducției unilaterale, semnalul de ieșire va lua forma prezentată în Figura 5b.

Aparatul de galvanizare folosește două diode semiconductoare (5, Fig. 1) conectate la bornele A și B ale înfășurării secundare a transformatorului (3). Când potențialul punctului A este mai mare decât potențialul punctului B, curentul trece prin dioda de sus. Dioda inferioară este blocată în acest moment. În următoarea jumătate de perioadă, când potențialul punctului B este mai mare decât potențialul punctului A, curentul va curge prin dioda inferioară. Ca urmare, la punctul C, valoarea potențială nu va lua valori negative (față de punctul D), iar atunci când o sarcină externă este conectată la aceste puncte, curentul va curge într-o singură direcție. Astfel, se obține o redresare de undă întreagă a unei tensiuni alternative (Fig. 5c).

Pentru a netezi ondulațiile de tensiune, se folosește un filtru electric, format dintr-un singur condensator, sau din condensatori și rezistențe (6.7 în Fig. 1), sau alte tipuri de filtre.

Orez. 5. Grafice ale dependenței de timp: a) tensiune alternativă, b) tensiune redresată pe o diodă, c) tensiune redresată pe două diode.

Acțiunea filtrului RC se bazează pe dependența rezistenței electrice a capacității X C de frecvența ω:

X C = . (1)

La selectarea elementelor, trebuie îndeplinită următoarea condiție:

Pe măsură ce tensiunea de ondulare crește, condensatorul de filtru (6) este încărcat (sarcina sa crește până când această tensiune atinge valoarea maximă). În pauzele dintre impulsurile de tensiune, condensatoarele sunt descărcate la sarcină (8, Fig. 1), creând un curent de descărcare care curge în direcția care coincide cu direcția tensiunii de pulsație. Ca rezultat, tensiunea de ieșire capătă o formă netezită (Fig. 6).

Reglarea valorii tensiunii furnizate pacientului prin electrozi se realizează cu ajutorul unui potențiometru (8, Fig. 1): tensiunea maximă la ieșirea dispozitivului va fi în poziția superioară a contactului mobil, iar valoarea zero. va fi în poziţia inferioară.

Atunci când se efectuează proceduri, este necesar să se controleze cantitatea de curent care trece prin pacient. Se realizează cu ajutorul unui miliampermetru (9, Fig. 1). Conectarea unui șunt (10, Fig. 1) vă permite să măriți scara scării miliampermetrului.

Orez. Fig. 6. Graficul semnalului după trecerea prin filtrul electric (linia punctată indică semnalul de intrare pulsatoriu).

Curentul este aplicat pacientului cu ajutorul electrozilor, sub care sunt plasate tampoane umezite cu apă sau soluție salină. Acest lucru este necesar pentru a elimina efectul de „cauterizare” a țesuturilor sub electrozi prin produse de electroliză. Într-adevăr, țesuturile vii ale corpului conțin produsele electrolizei clorurii de sodiu - ioni Na + și Cl -. Când interacționează la suprafața pielii cu ionii de apă (H+, OH–) prezenți în faza lichidă, aceștia formează NaOH alcalin sub electrodul negativ și acid clorhidric HCl sub electrodul pozitiv. Prin urmare, în toate cazurile de aplicare a curentului continuu, electrozii metalici nu pot fi aplicați direct pe suprafața corpului.

Țesuturile corpului sunt alcătuite din celule înconjurate de lichid tisular. Un astfel de sistem este format din două medii care conduc relativ bine curentul (lichidul tisular și citoplasma celulară), separate printr-un strat slab conductiv - membrana celulară (membrană).

Efectul principal al curentului continuu asupra țesuturilor corpului se datorează mișcării particulelor încărcate prezente în ele, în principal electroliților tisulari, precum și particulelor coloidale care adsorb ionii. Un câmp electric extern provoacă o întârziere și acumulare de ioni în apropierea membranelor din elementele tisulare (în interiorul celulelor și lichidul extracelular), modificându-le concentrația obișnuită (Fig. 7). Ca urmare, membranele sunt marcate cu:

formarea unui dublu strat electric;

fenomen de polarizare;

crearea potenţialului de difuzie;

modificarea biopotențialului etc.

Orez. 7. Distribuția ionilor pe membranele celulare în timpul galvanizării (E - electrozi).

Rezultatul expunerii active devine vizibil la nivel macro: înroșirea pielii (hiperemie) apare sub electrozi din cauza vasodilatației. Toate aceste procese afectează starea funcțională a celulelor. Există o creștere a regenerării tisulare (fibre nervoase periferice, mușchi, epiteliu) și a funcției de reglare a sistemului nervos. Aceste mecanisme determină utilizarea galvanizării în scopuri terapeutice. Cu toate acestea, trebuie remarcat încă o dată că acțiunea primară a curentului continuu asupra țesuturilor corpului se bazează pe fenomene de polarizare pe suprafata biomembranei.

În timpul procesului de tratament, electrozii cu tampoane sunt fixați în locuri adecvate pe suprafața corpului („zincare transcerebrală”, „guler galvanic”, etc.).

Trebuie avut în vedere faptul că, depășind stratul de piele și grăsime subcutanată de sub electrozi, curentul se ramifică și trece prin țesuturi și organe profund localizate prin medii cu rezistență scăzută (lichidul tisular, sânge, limfa, teci nervoase etc. ). Ca urmare, un număr de organe și sisteme ale pacientului sunt afectate simultan.

PARTEA PRACTICĂ

În această lucrare, se folosește un aparat de galvanizare, pe panoul lateral al căruia sunt afișate întrerupătoare, permițându-vă să conectați blocurile sale separat. Pentru a observa forma semnalelor electrice, un osciloscop este conectat la dispozitiv.

Materialul însoțește lucrările de laborator la fizică în clasa a XI-a. La începutul lecției, se stabilește un scop pentru elevi și are loc o scurtă repetare a teoriei.

Apoi se discută progresul lucrării și se efectuează experimente. Rezultatele observațiilor sunt întocmite într-un caiet sub formă de desene care necesită explicație. Iar la finalul lucrării se trag concluzii.

Vizualizați conținutul documentului
„Lucrare de laborator „Studiarea fenomenului inducției electromagnetice””

Lucrări de laborator

„Studiarea fenomenului de inducție electromagnetică”

Belyan L.F.,

profesor de fizică MBOU „Școala Gimnazială Nr. 46”

Bratsk

Obiective:

• explorează condițiile

apariția inducției

curent într-un conductor închis;

• asigurați-vă că este corect

regulile lui Lenz;

• afla factorii care

depinde de puterea curentului indus.

Echipament:

• miliampermetru ( ma)

sau microampermetru ( μA ),

• magnet arc,
• bobină de sârmă.

Progres

1. Asamblați un circuit format dintr-o bobină și un miliampermetru. Coborând magnetul permanent în interiorul bobinei, determinați direcția curentului inductiv rezultat.

Progres

2. Scoateți magnetul din bobină. S-a schimbat direcția curentului indus? Desenați o diagramă simplificată a experimentului în caiete.

3. Va exista un curent de inducție atunci când magnetul este în repaus față de bobină.

Cum se poate dovedi acest lucru?

Realizarea unui raport de lucru:

Realizarea unui raport de lucru:

Formulați concluzii pentru fiecare articol de lucru.

1. Cum se modifică fluxul magnetic care pătrunde în bobină (crește, scade, nu se modifică)?

2. Cum sunt direcționate liniile de inducție magnetică ale câmpului magnetic permanent?

3. Cum sunt direcționate liniile câmpului magnetic al curentului de inducție?

4. Determinați polii câmpului magnetic al bobinei.

5. Determinați direcția curentului de inducție conform regulii mâinii drepte.

Concluzie:

1. Ce determină direcția curentului de inducție?

2. Ce determină mărimea curentului inductiv?

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 a observa, formați-vă o idee despre procesul cunoașterii științifice.

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

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 a 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 staționar 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 test:

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.

Acest material este o descriere a lucrării de laborator „Studiul fenomenului inducției electromagnetice” de către elevii din clasele a 9-a și a 11-a. Lucrarea presupune un studiu în etape al fenomenului de inducție electromagnetică. În timpul lucrului, elevii află când apare un curent de inducție, ce determină magnitudinea acestuia.

Descarca:

Previzualizare:

Lucrări de laborator

„Studiarea fenomenului de inducție electromagnetică”

Scopul lucrării este de a studia fenomenul inducției electromagnetice.

Dispozitive: miliampermetru, bobină, magnet arcuat, magnet bandă.

Comandă de lucru

eu. Elucidarea condițiilor de apariție a curentului de inducție.

1. Conectați bobina-bobina la clemele miliametrului.

2. Observând citirile miliampermetrului, observați dacă a apărut un curent de inducție dacă:

1. Introduceți un magnet într-o bobină fixă
2. scoateți un magnet dintr-o bobină fixă,
3. plasați magnetul în interiorul bobinei, lăsându-l nemișcat.

3. Aflați cum s-a schimbat în fiecare caz fluxul magnetic Ф, care pătrunde în bobină. Faceți o concluzie despre condiția în care a apărut curentul inductiv în bobină.

II. Studiul direcției curentului de inducție.

1. 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 va fi aceeași dacă:

1. introduceți în bobină și scoateți magnetul cu polul nord;
2. introduceți magnetul în bobina magnetului cu polul nord și polul sud.

2. Aflați ce s-a schimbat în fiecare caz. Faceți o concluzie despre ceea ce determină direcția curentului de inducție.

III. Studiul mărimii curentului de inducție.

1. Apropiați magnetul de bobina fixă ​​încet și cu viteză mai mare, notând câte diviziuni (N 1, N 2 ) acul miliametrului deviază.

2. Apropiați magnetul de bobină cu polul nord. Observați câte diviziuni N 1 săgeata miliampermetrului deviază.

Atașați polul nord al magnetului bară de polul nord al magnetului arcuit. Aflați câte diviziuni N 2 săgeata miliampermetrului deviază când doi magneți se apropie simultan.

3. Aflați cum s-a schimbat fluxul magnetic în fiecare caz. Faceți o concluzie despre ce depinde mărimea curentului de inducție.

Răspunde la întrebările:

1. Mai întâi rapid, apoi împingeți încet magnetul în bobina de sârmă de cupru. Este aceeași sarcină electrică transferată prin secțiunea de sârmă a bobinei?

• " onclick="window.open(this.href,"win2","status=no,toolbar=no,scrollbars=yes,titlebar=no,menubar=nu,resizable=yes,width=640,height=480,directore =nu,locatie=nu"); return false;" > Print
• E-mail

Laboratorul #9

Studierea fenomenului de inducție electromagnetică

Obiectiv: pentru a studia condițiile de apariție a curentului de inducție, EMF de inducție.

Echipamente: bobină, două bare magneți, miliampermetru.

Teorie

Conexiunea reciprocă a câmpurilor electrice și magnetice a fost stabilită de remarcabilul fizician englez M. Faraday în 1831. El a descoperit fenomenul inductie electromagnetica.

Numeroase experimente ale lui Faraday arată că cu ajutorul unui câmp magnetic se poate obține un curent electric într-un conductor.

Fenomenul inducției electromagneticeconstă în apariţia unui curent electric într-un circuit închis la modificarea fluxului magnetic care pătrunde în circuit.

Curentul care apare în timpul fenomenului de inducție electromagnetică se numește inducţie.

În circuitul electric (Figura 1), apare un curent de inducție dacă există o mișcare a magnetului față de bobină sau invers. Direcția curentului de inducție depinde atât de direcția de mișcare a magnetului, cât și de locația polilor acestuia. Nu există curent de inducție dacă nu există o mișcare relativă a bobinei și magnetului.

Poza 1.

Strict vorbind, atunci când circuitul se mișcă într-un câmp magnetic, nu se generează un anumit curent, ci un anumit e. d.s.

Figura 2.

Faraday a descoperit experimental că atunci când fluxul magnetic se modifică în circuitul conductor, apare un EMF de inducție E ind, egal cu rata de modificare a fluxului magnetic prin suprafața delimitată de circuit, luată cu semnul minus:

Această formulă exprimă Legea lui Faraday:e. d.s. inducția este egală cu viteza de modificare a fluxului magnetic prin suprafața delimitată de contur.

Semnul minus din formulă reflectă regula lui Lenz.

În 1833, Lenz a demonstrat experimental o afirmație numită Regula lui Lenz: curentul de inducție excitat într-un circuit închis atunci când fluxul magnetic se modifică este întotdeauna direcționat astfel încât câmpul magnetic pe care îl creează să prevină o modificare a fluxului magnetic care provoacă curentul de inducție.

Odată cu creșterea fluxului magneticФ>0 și ε ind< 0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его маг­нитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

Cu scăderea fluxului magnetic F<0, а ε инд >0, adică câmpul magnetic al curentului inductiv mărește fluxul magnetic descrescător prin circuit.

regula lui Lenz are o adâncime sens fizic – exprimă legea conservării energiei: dacă câmpul magnetic prin circuit crește, atunci curentul din circuit este direcționat astfel încât câmpul său magnetic să fie direcționat împotriva celui extern, iar dacă câmpul magnetic extern prin circuit scade, atunci curentul este direcționat astfel încât câmp susține acest câmp magnetic în scădere.

FEM de inducție depinde de diverse motive. Dacă un magnet puternic este împins o dată în bobină și unul slab cealaltă dată, atunci citirile dispozitivului în primul caz vor fi mai mari. De asemenea, vor fi mai mari atunci când magnetul se mișcă rapid. În fiecare dintre experimentele efectuate în această lucrare, direcția curentului de inducție este determinată de regula Lenz. Procedura pentru determinarea direcției curentului de inducție este prezentată în Figura 2.

În figură, liniile de forță ale câmpului magnetic al magnetului permanent și liniile câmpului magnetic al curentului de inducție sunt indicate cu albastru. Liniile de câmp magnetic sunt întotdeauna îndreptate de la N la S - de la polul nord la polul sud al magnetului.

Conform regulii lui Lenz, curentul electric inductiv din conductor, care apare atunci când fluxul magnetic se modifică, este dirijat în așa fel încât câmpul său magnetic să contracareze modificarea fluxului magnetic. Prin urmare, în bobină, direcția liniilor câmpului magnetic este opusă liniilor de forță ale magnetului permanent, deoarece magnetul se deplasează spre bobină. Găsim direcția curentului conform regulii barei: dacă brațul (cu filetul drept) este înșurubat astfel încât mișcarea sa de translație să coincidă cu direcția liniilor de inducție din bobină, atunci sensul de rotație al mânerul brațului coincide cu direcția curentului de inducție.

Prin urmare, curentul prin miliampermetru curge de la stânga la dreapta, așa cum se arată în Figura 1 de săgeata roșie. În cazul în care magnetul se îndepărtează de bobină, liniile câmpului magnetic ale curentului inductiv vor coincide în direcția cu liniile de forță ale magnetului permanent, iar curentul va curge de la dreapta la stânga.

Progres.

Pregătiți un tabel pentru raport și completați-l pe măsură ce se desfășoară experimentele.

	Acțiuni cu un magnet și o bobină	Indicatii miliampermetru,	Direcțiile de deviere ale acului miliampermetrului (dreapta, stânga sau fără arc)	Direcția curentului de inducție (după regula lui Lenz)
	Introduceți rapid magnetul în bobină cu polul nord
	Lăsați magnetul în bobină staționar dupa experienta 1
	Trageți rapid magnetul din bobină
	Mutați rapid bobina la polul nord al magnetului
	Lăsați bobina nemișcată după experimentul 4
	Trageți rapid bobina departe de polul nord al magnetului
	Introduceți încet magnetul de la polul nord în bobină