testovacie otázky

1.Čo je elektrická kapacita?

2. Definujte tieto pojmy: striedavý prúd, amplitúda, frekvencia, cyklická frekvencia, perióda, fáza kmitania

Laboratórium 11

Štúdium fenoménu elektromagnetickej indukcie

Cieľ:študovať fenomén elektromagnetickej indukcie .

Vybavenie: miliameter; coil-coil; oblúkový magnet; zdroj energie; cievka so železným jadrom zo skladacieho elektromagnetu; reostat; kľúč; spojovacie vodiče; model generátora elektrického prúdu (jeden).

Pokrok

1. Pripojte cievku ku svorkám miliampérmetra.

2. Pri sledovaní hodnôt miliampérmetra priložte jeden z pólov magnetu k cievke, potom magnet na niekoľko sekúnd zastavte a potom ho opäť priblížte k cievke a zasuňte ho do nej (obr.). Napíšte, či počas pohybu magnetu voči cievke vznikol v cievke indukčný prúd; počas jeho zastávky.

3. Napíšte, či sa počas pohybu magnetu zmenil magnetický tok Ф prenikajúci do cievky; počas jeho zastávky.

4. Na základe vašich odpovedí na predchádzajúcu otázku nakreslite a zapíšte záver, za akých podmienok vznikol v cievke indukčný prúd.

5. Prečo sa magnetický tok prenikajúci do tejto cievky zmenil, keď sa magnet priblížil k cievke? (Ak chcete odpovedať na túto otázku, nezabudnite, po prvé, od akých veličín závisí magnetický tok Ф a po druhé, je modul indukčného vektora B magnetického poľa permanentného magnetu v blízkosti tohto magnetu a preč od neho.)

6. Smer prúdu v cievke možno posúdiť podľa smeru, v ktorom sa ručička miliametra odchyľuje od nulového delenia.
Skontrolujte, či smer indukčného prúdu v cievke bude rovnaký alebo odlišný, keď sa rovnaký pól magnetu približuje a vzďaľuje od neho.

7. Priblížte pól magnetu k cievke takou rýchlosťou, aby sa ručička miliampérmetra odchýlila maximálne o polovicu hraničnej hodnoty svojej stupnice.

Opakujte rovnaký experiment, ale pri vyššej rýchlosti magnetu ako v prvom prípade.

Menil sa magnetický tok Ф prenikajúci do tejto cievky pri väčšej alebo menšej rýchlosti pohybu magnetu voči cievke rýchlejšie?

Pri rýchlej alebo pomalej zmene magnetického toku cievkou sa v nej objavil väčší prúd?

Na základe vašej odpovede na poslednú otázku urobte a napíšte záver o tom, ako závisí modul sily indukčného prúdu, ktorý sa vyskytuje v cievke od rýchlosti zmeny magnetického toku Ф prenikajúceho touto cievkou.

8. Zostavte inštaláciu pre experiment podľa nákresu.

9. Skontrolujte, či je v cievke 1 indukčný prúd v nasledujúcich prípadoch:

a. pri zatváraní a otváraní okruhu, ktorý obsahuje cievku 2;

b. pri prietoku cez cievku 2 jednosmerný prúd;

c. so zvýšením a znížením sily prúdu pretekajúceho cievkou 2, posunutím posúvača reostatu na príslušnú stranu.

10. V ktorom z prípadov uvedených v odseku 9 sa zmení magnetický tok prenikajúci do cievky? Prečo sa mení?

11. Pozorujte výskyt elektrického prúdu v modeli generátora (obr.). Vysvetlite, prečo vzniká indukčný prúd v ráme rotujúcom v magnetickom poli.

testovacie otázky

1. Formulujte zákon elektromagnetickej indukcie.

2. Kto a kedy sformuloval zákon elektromagnetickej indukcie?

Laboratórium 12

Meranie indukčnosti cievky

Cieľ:Štúdium základných zákonov elektrických obvodov striedavého prúdu a oboznámenie sa s najjednoduchšími spôsobmi merania indukčnosti a kapacity.

Stručná teória

Pod vplyvom premennej elektromotorickej sily (EMF) v elektrickom obvode v ňom vzniká striedavý prúd.

Striedavý prúd je prúd, ktorý mení smer a veľkosť. V tomto článku sa uvažuje iba o takom striedavom prúde, ktorého hodnota sa periodicky mení podľa sínusového zákona.

Uvažovanie o sínusovom prúde je spôsobené tým, že všetky veľké elektrárne produkujú striedavé prúdy, ktoré sú veľmi blízke sínusovým prúdom.

Striedavý prúd v kovoch je pohyb voľných elektrónov v jednom smere alebo v opačnom smere. Pri sínusovom prúde sa charakter tohto pohybu zhoduje s harmonickými osciláciami. Sínusový striedavý prúd má teda periódu T- čas jedného úplného kmitu a frekvenciu v počet úplných kmitov za jednotku času. Medzi týmito veličinami existuje vzťah

Obvod striedavého prúdu, na rozdiel od obvodu jednosmerného prúdu, umožňuje zahrnutie kondenzátora.

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">,!}

volal plný odpor alebo impedancia reťaze. Preto sa výraz (8) nazýva Ohmov zákon pre striedavý prúd.

V tejto práci aktívny odpor R cievka je určená pomocou Ohmovho zákona pre úsek jednosmerného obvodu.

Uvažujme o dvoch špeciálnych prípadoch.

1. V obvode nie je žiadny kondenzátor. To znamená, že kondenzátor je vypnutý a namiesto toho je obvod uzavretý vodičom, ktorého potenciálny úbytok je prakticky nulový, teda hodnota U v rovnici (2) je nula..gif" alt="(!LANG:http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/Image474.gif" width="54" height="18">.!}

2. V obvode nie je žiadna cievka: V dôsledku toho.

Pre zo vzorcov (6), (7) a (14) máme

Cieľ práce: Štúdium fenoménu elektromagnetickej indukcie.
Vybavenie: miliampérmeter, cievka cievky, oblúkový magnet, zdroj energie, cievka so železným jadrom zo skladacieho elektromagnetu, reostat, kľúč, spojovacie vodiče, model generátora elektrického prúdu (jeden na triedu).
Pokyny pre prácu:
1. Pripojte cievku ku svorkám miliampérmetra.
2. Pri sledovaní odčítania miliampérmetra priložte jeden z pólov magnetu k cievke, potom magnet na niekoľko sekúnd zastavte a potom ho znova priblížte k cievke a zasuňte ho do nej (obr. 196). Napíšte, či počas pohybu magnetu voči cievke vznikol v cievke indukčný prúd; počas jeho zastávky.

Zapíšte, či sa magnetický tok Ф, prenikajúci do cievky, zmenil počas pohybu magnetu; počas jeho zastávky.
4. Na základe vašich odpovedí na predchádzajúcu otázku nakreslite a zapíšte záver, za akých podmienok vznikol v cievke indukčný prúd.
5. Prečo sa magnetický tok prenikajúci do tejto cievky zmenil, keď sa magnet priblížil k cievke? (Ak chcete odpovedať na túto otázku, nezabudnite, po prvé, od akých veličín závisí magnetický tok Ф a po druhé, je rovnaký
či je modul indukčného vektora B magnetického poľa permanentného magnetu blízko tohto magnetu a preč od neho.)
6. Smer prúdu v cievke možno posúdiť podľa smeru, v ktorom sa ručička miliametra odchyľuje od nulového delenia.
Skontrolujte, či smer indukčného prúdu v cievke bude rovnaký alebo odlišný, keď sa k nej približuje rovnaký pól magnetu a vzďaľuje sa od neho.

4. Približujte pól magnetu k cievke takou rýchlosťou, aby sa ručička miliampérmetra odchýlila maximálne o polovicu hraničnej hodnoty svojej stupnice.
Opakujte rovnaký experiment, ale pri vyššej rýchlosti magnetu ako v prvom prípade.
Menil sa magnetický tok Ф prenikajúci do tejto cievky pri väčšej alebo menšej rýchlosti pohybu magnetu voči cievke rýchlejšie?
Pri rýchlej alebo pomalej zmene magnetického toku cievkou bola sila prúdu v nej väčšia?
Na základe vašej odpovede na poslednú otázku urobte a zapíšte záver o tom, ako závisí modul sily indukčného prúdu, ktorý sa vyskytuje v cievke od rýchlosti zmeny magnetického toku Ф prenikajúceho do tejto cievky.
5. Zostavte zostavu pre experiment podľa obrázku 197.
6. Skontrolujte, či je v cievke 1 indukčný prúd v nasledujúcich prípadoch:
a) pri zatváraní a otváraní obvodu, v ktorom je zahrnutá cievka 2;
b) pri prietoku cievkou 2 jednosmerný prúd;
c) so zvyšovaním a znižovaním intenzity prúdu pretekajúceho cievkou 2, posunutím posúvača reostatu na príslušnú stranu.
10. V ktorom z prípadov uvedených v odseku 9 sa zmení magnetický tok prenikajúci cievkou 1? Prečo sa mení?
11. Pozorujte výskyt elektrického prúdu v modeli generátora (obr. 198). Vysvetlite, prečo vzniká indukčný prúd v ráme rotujúcom v magnetickom poli.
Ryža. 196

Michael Faraday ako prvý študoval fenomén elektromagnetickej indukcie. Presnejšie, založil a skúmal tento jav pri hľadaní spôsobov, ako premeniť magnetizmus na elektrinu.

Vyriešenie takéhoto problému mu trvalo desať rokov, no plody jeho práce teraz využívame všade a moderný život si bez použitia elektromagnetickej indukcie nevieme predstaviť. V 8. ročníku sme už túto tému zvažovali, v 9. ročníku sa o tomto jave uvažuje podrobnejšie, ale odvodzovanie vzorcov sa vzťahuje na kurz 10. ročníka. Pomocou tohto odkazu sa môžete zoznámiť so všetkými aspektmi tejto problematiky.

Fenomén elektromagnetickej indukcie: zvážte skúsenosť

Zvážime, čo predstavuje fenomén elektromagnetickej indukcie. Môžete vykonať experiment, na ktorý potrebujete galvanometer, permanentný magnet a cievku. Pripojením galvanometra k cievke vtlačíme do vnútra cievky permanentný magnet. V tomto prípade galvanometer ukáže zmenu prúdu v obvode.

Keďže v obvode nemáme žiadny zdroj prúdu, je logické predpokladať, že prúd vzniká v dôsledku objavenia sa magnetického poľa vo vnútri cievky. Keď magnet vytiahneme späť z cievky, uvidíme, že hodnoty galvanometra sa opäť zmenia, ale jeho ručička sa vychýli v opačnom smere. Opäť dostaneme prúd, ale už nasmerovaný iným smerom.

Teraz urobíme podobný experiment s rovnakými prvkami, len súčasne magnet zafixujeme nehybne a samotnú cievku teraz nasadíme a zložíme na magnet, pripojený ku galvanometru. Dostaneme rovnaké výsledky. Ukazovateľ galvanometra nám ukáže vzhľad prúdu v obvode. V tomto prípade, keď je magnet nehybný, v obvode nie je žiadny prúd, šípka je na nule.

Je možné vykonať modifikovanú verziu toho istého experimentu, len vymeniť permanentný magnet za elektrický, ktorý je možné zapnúť a vypnúť. Dostaneme výsledky podobné prvej skúsenosti, keď sa magnet pohybuje vo vnútri cievky. Okrem toho však pri vypínaní a vypínaní stacionárneho elektromagnetu spôsobí krátkodobý výskyt prúdu v obvode cievky.

Cievku je možné nahradiť vodivým obvodom a experimentovať s pohybom a otáčaním samotného obvodu v konštantnom magnetickom poli alebo magnetu vo vnútri pevného obvodu. Výsledkom bude rovnaký vzhľad prúdu v obvode, keď sa magnet alebo obvod pohybuje.

Zmena magnetického poľa spôsobí, že sa objaví prúd

Z toho všetkého vyplýva, že zmena magnetického poľa spôsobuje výskyt elektrického prúdu vo vodiči. Tento prúd sa nelíši od prúdu, ktorý môžeme získať napríklad z batérií. Ale na označenie príčiny jeho výskytu sa takýto prúd nazýva indukcia.

Vo všetkých prípadoch sme zmenili magnetické pole, alebo skôr magnetický tok cez vodič, v dôsledku čoho vznikol prúd. Dá sa teda odvodiť nasledujúca definícia:

Pri akejkoľvek zmene magnetického toku prenikajúceho do obvodu uzavretého vodiča vzniká v tomto vodiči elektrický prúd, ktorý existuje počas celého procesu zmeny magnetického toku.

Študent musí:

byť schopný: manipulovať s fyzickými nástrojmi a používať ich pri laboratórnej práci; skúmať jav elektromagnetickej indukcie – určiť, od čoho závisí veľkosť a smer indukčného prúdu; používať potrebnú referenčnú literatúru;

vedieť: metódy merania energie spotrebovanej elektrickým spotrebičom; závislosť výkonu spotrebovaného žiarovkou od napätia na jej svorkách; skúmať závislosť odporu vodiča od teploty.

Zabezpečenie lekcie

Vybavenie a nástroje: miliampérmeter, cievka-cievka, oblúkový magnet, páskový magnet, jednosmerný zdroj, dve cievky s jadrami, reostat, kľúč, dlhý drôt, spojovacie vodiče.

Podklady:

Stručné teoretické materiály na tému laboratórnych prác

Indukčný prúd v uzavretej slučke nastáva, keď sa magnetický tok mení cez oblasť ohraničenú slučkou. Zmena magnetického toku cez obvod môže byť vykonaná dvoma rôznymi spôsobmi:

1) zmena času magnetického poľa, v ktorom sa nachádza pevný obvod, keď sa magnet zatlačí do cievky alebo keď sa vytiahne;

2) pohyb tohto obvodu (alebo jeho častí) v konštantnom magnetickom poli (napríklad pri nasadení cievky na magnet).

Pokyny na vykonávanie laboratórnych prác

Pripojte cievku-cievku ku svorkám miliampérmetra a potom ju nasaďte a odoberte zo severného pólu oblúkového magnetu rôznymi rýchlosťami (pozri obrázok) a pre každý prípad si všimnite maximálnu a minimálnu silu indukčného prúdu a smer odchýlky šípky zariadenia.

Obrázok 9.1

1. Otočte magnet a pomaly zatlačte južný pól magnetu do cievky a potom ho vytiahnite. Opakujte experiment rýchlejším tempom. Venujte pozornosť tomu, kde sa tentoraz odchýlila ručička miliampérmetra.

2. Zložte dva magnety (prúžkový a oblúkový) s rovnakými pólmi a experiment zopakujte s rôznymi rýchlosťami magnetov v cievke.

3. Pripojte k svorkám miliampérmetra namiesto cievky dlhý drôt, zložený do niekoľkých závitov. Pri nasadzovaní a odoberaní závitov drôtu z pólu oblúkového magnetu dbajte na maximálnu silu indukčného prúdu. Porovnajte to s maximálnou silou indukčného prúdu získanou v experimentoch s rovnakým magnetom a cievkou a nájdite závislosť indukčného emf od dĺžky (počet závitov) vodiča.

4. Analyzujte svoje pozorovania a vyvodte závery týkajúce sa dôvodov, od ktorých závisí veľkosť indukčného prúdu a jeho smer.

5. Zostavte obvod znázornený na obrázku 1. Cievky s vloženými jadrami by mali byť umiestnené blízko seba a tak, aby sa ich osi zhodovali.

6. Vykonajte nasledujúce experimenty:

a) nastavte posúvač reostatu do polohy zodpovedajúcej minimálnemu odporu reostatu. Zatvorte obvod kľúčom a sledujte ihlu miliampérmetra;

b) otvorte obvod kľúčom. čo sa zmenilo?

c) dajte posúvač reostatu do strednej polohy. Opakujte zážitok;

d) nastavte posúvač reostatu do polohy zodpovedajúcej maximálnemu odporu reostatu. Zatvorte a otvorte okruh pomocou kľúča.

7. Analyzujte svoje pozorovania a vyvodzujte závery.

Laboratórium č. 10

ZARIADENIE A PREVÁDZKA TRANSFORMÁTORA

Študent musí:

byť schopný: určiť transformačný pomer; používať potrebnú referenčnú literatúru;

vedieť: zariadenie a princíp činnosti transformátora.

Zabezpečenie lekcie

Vybavenie a nástroje: nastaviteľný zdroj striedavého napätia, laboratórny skladací transformátor, striedavé voltmetre (alebo avometer), kľúč, prepojovacie vodiče;

Podklady: tieto pokyny na vykonávanie laboratórnych prác.

Plán lekcie

Téma lekcie: Laboratórna práca: "Štúdium fenoménu elektromagnetickej indukcie"

Druh zamestnania - zmiešané.

Typ lekcie kombinované.

Učebné ciele lekcie: študovať fenomén elektromagnetickej indukcie

Ciele lekcie:

Vzdelávacie:študovať fenomén elektromagnetickej indukcie

Rozvíjanie. Ak chcete rozvíjať schopnosť pozorovania, vytvorte si predstavu o procese vedeckého poznania.

Vzdelávacie. Rozvíjať kognitívny záujem o predmet, rozvíjať schopnosť počúvať a byť vypočutý.

Plánované vzdelávacie výsledky: prispieť k posilneniu praktickej orientácie vo vyučovaní fyziky, formovaniu zručností aplikovať získané poznatky v rôznych situáciách.

Osobnosť: s prispievajú k emocionálnemu vnímaniu fyzických predmetov, schopnosti počúvať, jasne a presne vyjadrovať svoje myšlienky, rozvíjať iniciatívu a aktivitu pri riešení fyzických problémov, formovať schopnosť pracovať v skupinách.

Metapredmet: prozvíjať schopnosť porozumieť a používať názorné pomôcky (nákresy, modely, schémy). Rozvoj chápania podstaty algoritmických predpisov a schopnosti konať v súlade s navrhnutým algoritmom.

predmet: o poznať fyzikálny jazyk, schopnosť rozpoznávať paralelné a sériové spojenia, schopnosť orientovať sa v elektrickom obvode, zostavovať obvody. Schopnosť zovšeobecňovať a vyvodzovať závery.

Priebeh lekcie:

1. Organizácia začiatku vyučovacej hodiny (označenie absencií, kontrola pripravenosti žiakov na vyučovaciu hodinu, zodpovedanie otázok žiakov k domácej úlohe) - 2-5 minút.

Učiteľ povie žiakom tému hodiny, sformuluje ciele hodiny a oboznámi žiakov s plánom hodiny. Žiaci si zapíšu tému hodiny do zošitov. Učiteľ vytvára podmienky pre motiváciu učebných činností.

Zvládnutie nového materiálu:

teória. Fenomén elektromagnetickej indukciespočíva vo výskyte elektrického prúdu vo vodivom obvode, ktorý buď spočíva v striedavom magnetickom poli, alebo sa pohybuje v konštantnom magnetickom poli tak, že sa mení počet magnetických indukčných čiar prenikajúcich obvodom.

Magnetické pole v každom bode priestoru je charakterizované vektorom magnetickej indukcie B. Nech je uzavretý vodič (obvod) umiestnený v rovnomernom magnetickom poli (pozri obr. 1.)

Obrázok 1.

Normálne k rovine vodiča zviera uholso smerom vektora magnetickej indukcie.

magnetický tokФ cez plochu s plochou S sa nazýva hodnota rovnajúca sa súčinu modulu vektora magnetickej indukcie B a plochy S a kosínusu uhla.medzi vektormi a .

Ф=В S cos α (1)

Smer indukčného prúdu, ktorý sa vyskytuje v uzavretom okruhu, keď sa ním mení magnetický tok, je určený Lenzove pravidlo: indukčný prúd vznikajúci v uzavretom obvode pôsobí svojim magnetickým poľom proti zmene magnetického toku, ktorou je spôsobený.

Lenzovo pravidlo použite nasledovne:

1. Nastavte smer čiar magnetickej indukcie B vonkajšieho magnetického poľa.

2. Zistite, či sa magnetický indukčný tok tohto poľa zvyšuje cez povrch ohraničený obrysom ( F 0) alebo klesá ( F 0).

3. Nastavte smer čiar magnetickej indukcie B "magnetického poľa

indukčný prúd Ipomocou pravidla gimlet.

Keď sa magnetický tok mení cez povrch ohraničený obrysom, objavujú sa v ňom vonkajšie sily, ktorých pôsobenie je charakterizované EMF, tzv. EMF indukcie.

Podľa zákona elektromagnetickej indukcie sa EMF indukcie v uzavretej slučke rovná absolútnej hodnote rýchlosti zmeny magnetického toku cez povrch ohraničený slučkou:

Prístroje a vybavenie:galvanometer, napájací zdroj, cievky jadra, oblúkový magnet, kľúč, spojovacie vodiče, reostat.

Zákazka:

1. Získanie indukčného prúdu. Na to potrebujete:

1.1. Pomocou obrázku 1.1 zostavte obvod pozostávajúci z 2 cievok, z ktorých jedna je pripojená k zdroju jednosmerného prúdu cez reostat a kľúč a druhá, umiestnená nad prvou, je pripojená k citlivému galvanometru. (pozri obr. 1.1.)

Obrázok 1.1.

1.2. Zatvorte a otvorte okruh.

1.3. Uistite sa, že indukčný prúd sa vyskytuje v jednej z cievok v momente uzavretia elektrického obvodu cievky, ktorý je stacionárny vzhľadom na prvý, pri dodržaní smeru odchýlky ihly galvanometra.

1.4. Uveďte do pohybu cievku pripojenú ku galvanometru v porovnaní s cievkou pripojenou k zdroju jednosmerného prúdu.

1.5. Uistite sa, že galvanometer pri akomkoľvek jej pohybe deteguje výskyt elektrického prúdu v druhej cievke, pričom sa zmení smer šípky galvanometra.

1.6. Vykonajte experiment s cievkou pripojenou ku galvanometru (pozri obr. 1.2.)

Obrázok 1.2.

1.7. Uistite sa, že indukčný prúd vzniká, keď sa permanentný magnet pohybuje vzhľadom na cievku.

1.8. Urobte záver o príčine indukčného prúdu v vykonaných experimentoch.

2. Kontrola plnenia pravidla Lenz.

2.1. Opakujte experiment z bodu 1.6. (Obr. 1.2.)

2.2. Pre každý zo 4 prípadov tohto experimentu nakreslite diagramy (4 diagramy).

Obrázok 2.3.

2.3. V každom prípade skontrolujte splnenie pravidla Lenz a podľa týchto údajov vyplňte tabuľku 2.1.

Tabuľka 2.1.

N skúsenosti	Spôsob získania indukčného prúdu
	Pridanie severného pólu magnetu k cievke				zvyšuje
	Odstránenie severného pólu magnetu z cievky				klesá
	Vloženie južného pólu magnetu do cievky				zvyšuje
	Odstránenie južného pólu magnetu z cievky				klesá

3. Urobte záver o vykonanej laboratórnej práci.

4. Odpovedzte na bezpečnostné otázky.

Testovacie otázky:

1. Ako sa má uzavretý obvod pohybovať v rovnomernom magnetickom poli, translačne alebo rotačne, aby v ňom vznikol indukčný prúd?

2. Vysvetlite, prečo má indukčný prúd v obvode taký smer, že jeho magnetické pole bráni zmene magnetického toku jeho príčiny?

3. Prečo je v zákone elektromagnetickej indukcie znak "-"?

4. Magnetizovaná oceľová tyč padá cez magnetizovaný krúžok pozdĺž svojej osi, ktorej os je kolmá na rovinu krúžku. Ako sa zmení prúd v ringu?

Nástup na laboratórnu prácu 11

1. Ako sa nazýva výkonová charakteristika magnetického poľa? Jeho grafický význam.

2. Ako sa určuje modul vektora magnetickej indukcie?

3. Uveďte definíciu mernej jednotky indukcie magnetického poľa.

4. Ako sa určuje smer vektora magnetickej indukcie?

5. Formulujte pravidlo gimlet.

6. Napíšte vzorec na výpočet magnetického toku. Aký je jeho grafický význam?

7. Definujte mernú jednotku magnetického toku.

8. Aký je jav elektromagnetickej indukcie?

9. Aký je dôvod oddelenia nábojov vo vodiči pohybujúcom sa v magnetickom poli?

10. Aký je dôvod oddelenia nábojov v stacionárnom vodiči v striedavom magnetickom poli?

11. Formulujte zákon elektromagnetickej indukcie. Zapíšte vzorec.

12. Formulujte Lenzove pravidlo.

13. Vysvetlite Lenzove pravidlo založené na zákone zachovania energie.