CIEĽ PRÁCE:

Oboznámte sa so zariadením a princípom činnosti zariadenia na galvanizáciu.

Určite charakteristiky hlavných prvkov elektrického obvodu zariadenia na galvanizáciu.

VYBAVENIE:

prístroje na galvanizáciu, elektronický osciloskop.

HODNOTA METÓDY

V lekárskej praxi sa široko využíva pôsobenie jednosmerného prúdu. Pomocou galvanizácie pôsobia ako na jednotlivé orgány (pečeň, srdce, štítna žľaza atď.), tak na celé telo. Napríklad galvanizácia "oblasti goliera" podráždením cervikálnych sympatických uzlín spôsobuje stimuláciu kardiovaskulárneho systému, zlepšenie metabolických procesov. Preto sa metóda používa pri liečbe širokého spektra chorôb:

periférny nervový systém;

centrálny nervový systém;

hypertenzia a peptický vred;

v zubnom lekárstve - pri porušení trofizmu alebo zápalu tkanív v ústnej dutine atď.

Často sa galvanizácia kombinuje so zavedením liečivých látok do tkanív tela, ktoré sa v roztokoch disociujú na ióny. Tento postup sa nazýva terapeutická elektroforéza alebo elektroforéza liečivých látok. Elektroliečba jednosmerným prúdom a zavádzanie liekov do tkanív tela sa vykonáva pomocou galvanizačného prístroja.

TEORETICKÁ ČASŤ

Terapeutická metóda, ktorá využíva pôsobenie jednosmerného prúdu malého rozsahu (do 50 miliampérov) na tkanivá tela, je tzv. galvanizácia.

Na vykonávanie postupov galvanizácie a terapeutickej elektroforézy je potrebný zdroj konštantného napätia, vybavený potenciometrom na reguláciu sily prúdu pri rôznych postupoch a meracím zariadením. Ako taký zdroj sa spravidla používa polovodičový striedavý usmerňovač osvetľovacej siete. Schéma zapojenia aparatúry na galvanizáciu (obr. 1) obsahuje transformátor 3, usmerňovač 5 na dvoch diódach, vyhladzovací filter dvoch rezistorov 7 a troch kondenzátorov 6, nastavovací potenciometer 8 a miliampérmeter 9 s bočníkom a spínač 10 na meranie prúdu v okruhu pacienta.

Ryža. 1. Elektrický obvod zariadenia na galvanizáciu.

(1 - sieťový vypínač, 2 - vypínač sieťového napätia, 3 - transformátor, 4 - kontrolka, 5 - diódy, 6 - kondenzátory, 7 - odpory, 8 - nastavovací potenciometer, 9 - miliampérmeter, 10 - miliampérmetrový bočník, 11 - svorky výstupné napätie).

Transformátor v galvanizačnom zariadení znižuje napätie zo siete (AB, obr. 1). Okrem toho je jeho prítomnosť povinná pre bezpečnosť pacienta (3, obr. 1). Indukčné spojenie medzi primárnym a sekundárnym vinutím transformátora vylučuje možnosť priameho spojenia medzi obvodom obsahujúcim elektródy aplikované na telo pacienta a sieťou striedavého napätia, ku ktorej je zariadenie pripojené. V opačnom prípade môže za určitých podmienok (napríklad ak je pacient náhodne uzemnený) dôjsť k úrazu elektrickým prúdom.

Usmernenie striedavého prúdu (premena na jednosmerný prúd) sa uskutočňuje pomocou polovodičových diód (5, obr. 1). Polovodiče sú pevné kryštalické látky, ktorých elektrická vodivosť je medzi elektrickou vodivosťou vodičov a dielektrikami. Elektrická vodivosť polovodičov je veľmi závislá od vonkajších podmienok (teplota, osvetlenie, vonkajšie elektrické polia, ionizujúce žiarenie atď.). Takže pri veľmi nízkej teplote blízkej absolútnej nule (-273 С) sa polovodiče správajú ako dielektrika, na rozdiel od väčšiny vodičov, ktoré prechádzajú do supravodivého stavu. So stúpajúcou teplotou sa zvyšuje odpor vodičov voči elektrickému prúdu a klesá odpor polovodičov.

Dokonca aj pri izbovej teplote je elektrická vodivosť čistého polovodiča, nazývaného intrinsická, malá, čo je dôsledkom náhodne vytvorených otvorov (voľné miesta v atómoch mriežky) a voľných elektrónov (hlavných nosičov náboja) v takmer rovnakých množstvách. Keď sa do čistého polovodiča pridá nepatrný zlomok nečistoty, jeho elektrická vodivosť sa výrazne zvýši.

Pôsobenie polovodičovej diódy je založené na fenoméne tvorby rozdielu kontaktného potenciálu v spojovacej zóne dvoch polovodičov s rôznymi typmi vodivosti:

polovodič typu n (elektróny sú hlavnými nosičmi náboja);

polovodič typu p (otvory sú hlavnými nosičmi náboja).

Polovodiče typu n a p možno získať pomocou nečistôt. Napríklad, keď sa do germánia (Ge) zavedú prímesi atómy arzénu s piatimi elektrónmi valenčnej vrstvy (As), každý atóm prímesi nahradí atóm germánia. Štyri elektróny atómu nečistoty tvoria kovalentné väzby s valenčnými elektrónmi susedných atómov germánia, pričom piaty elektrón zostáva voľný a môže sa stať nosičom prúdu. Nečistoty, ktoré majú vyššiu mocnosť v porovnaní s hlavným prvkom, sa nazývajú donory, pretože do kryštálu zavádzajú prebytočné elektróny a kryštály s takýmito atómami nečistôt sa nazývajú kryštály typu n. Pri pôsobení vonkajšieho konštantného poľa sa voľné elektróny budú pohybovať smerom ku kladnej elektróde.

Ak sa do čistého germánia zavedú atómy nečistoty s tromi elektrónmi valenčnej vrstvy, napríklad atómy india, atóm nečistoty nahradí atóm v kryštálovej mriežke germánia. Aby sa vytvorila úplná kovalentná väzba, atóm nečistoty zaberá štvrtý elektrón ktoréhokoľvek zo susedných atómov germánia. V tomto prípade je prerušená jedna z kovalentných väzieb susedného atómu. Nevyplnená kovalentná väzba sa nazýva diera; má vlastnosť elektrónu s kladným nábojom. Nečistoty nižšej valencie sa nazývajú akceptory. Germánium obsahujúce akceptorové atómy je kryštál typu p. Aplikácia konštantného poľa na kryštál typu p spôsobí, že sa otvory posunú smerom k zápornej elektróde. Čo sa týka toku prúdu, tok otvorov z kladnej na zápornú elektródu má rovnaký účinok ako tok elektrónov z zápornej na kladnú elektródu.

Kontakt polovodičov typu p a n sa nazýva prechod elektrón-diera.

V kontaktnej zóne týchto polovodičov sú diery a elektróny sústredené smerom od prechodu (obr. 2). To sa vysvetľuje takmer úplnou nehybnosťou donorových a akceptorových atómov v kryštálovej mriežke v porovnaní s pohyblivosťou dier a elektrónov. Vplyv celkového náboja donorových atómov sa prejavuje odpudzovaním otvorov doľava od p-n prechodu a celkový náboj akceptorových atómov ovplyvňuje elektróny tak, že sú odpudzované od p-n prechodu doprava. V tomto prípade sa vytvorí takzvaná potenciálna bariéra, ktorá bráni toku dier a elektrónov. Hraničná vrstva teda získava veľmi vysoký odpor pre elektróny v smere n-p a otvory v smere p-n a nazýva sa bariérová vrstva.

V skutočnosti táto vrstva pôsobí ako malá batéria s intenzitou poľa E" (znázornené na obr. 2 bodkovanou čiarou). Aby bolo možné použiť p-n prechod na usmernenie, je pripojená externá batéria tak, aby buď pomáhala, resp. brániť prevádzke batérie ekvivalentnej potenciálnej bariére.

Ryža. 2. Vznik rozdielu kontaktného potenciálu.

(- akceptory, "+" - diery, - donory, "-" - elektróny)

Okrem väčšinových nosičov náboja v polovodičoch existujú aj menšinové nosiče náboja:

v polovodiči typu p elektróny;

v polovodiči typu n sú otvory.

Ak pripojíme kladný pól zdroja napätia na polovodič typu p a záporný pól zdroja napätia na polovodič typu n (obr. 3a), potom intenzita vonkajšieho poľa E, smerujúca opačne k sile E ", presunie hlavné nosiče náboja v každom z polovodičov smerom ku kontaktnej vrstve. Ich koncentrácia v kontaktnej oblasti sa výrazne zvýši a elektrická vodivosť vrstvy sa obnoví. V dôsledku toho sa blokovacia vrstva zníži a jej odpor klesá. Elektrický prúd v tomto smere zabezpečujú hlavné nosiče náboja.Tento smer v p-n prechode sa nazýva priamy alebo priechodný.

Ak zmeníte polaritu privedeného externého napätia (obr. 3b), potom intenzita vonkajšieho poľa E, zhodujúca sa v smere s intenzitou E ", spôsobí v každom z polovodičov pohyb hlavných nosičov náboja z kontaktná vrstva v opačných smeroch.Blokovacia vrstva sa roztiahne a jej odpor sa výrazne zvýši.Prúd kontaktom sa prudko zníži.Uskutoční sa pohybom len menšinových nosičov náboja, ktorých koncentrácia v polovodičoch je veľmi malý.Tento smer v pn križovatke sa nazýva blokovanie.

Na tomto princípe je založená činnosť polovodičovej diódy. Ak je odpor záťaže (napríklad biologické tkanivá) zapojený do série s polovodičovou diódou a je na ne privedené striedavé napätie, prúd bude prechádzať cez odpor záťaže iba v jednom smere. Táto konverzia sa nazýva usmernenie striedavého prúdu.

Ryža. Obr. 3. Tok prúdu v obvode s prechodom elektrón-diera (a – prenosový režim, b – blokovací režim).

Aktuálny režim pre p-n - prechod, keď je externý zdroj EMF pripojený k polovodičovej dióde, je znázornený na obr. 4.

s kladnou hodnotou napätia (režim prenosu) sa prúd prudko zvyšuje;

pri zápornej hodnote napätia (režim blokovania) sa prúd mení veľmi pomaly, až po prierazné napätie U pr diódy a stratu usmerňovacích vlastností.

Ryža. 4. Voltampérová charakteristika polovodičovej diódy.

Graf striedavého napätia má tvar sínusoidy (obr. 5a). Ak prechádza jednou diódou, potom v dôsledku jednostranného vedenia bude mať výstupný signál podobu znázornenú na obrázku 5b.

Galvanizačné zariadenie používa dve polovodičové diódy (5, obr. 1) pripojené na svorky A a B sekundárneho vinutia transformátora (3). Keď je potenciál bodu A vyšší ako potenciál bodu B, prúd preteká hornou diódou. Spodná dióda je v tomto čase zablokovaná. V ďalšej polperióde, keď je potenciál bodu B vyšší ako potenciál bodu A, potečie spodnou diódou prúd. Výsledkom je, že v bode C nebude mať potenciálna hodnota záporné hodnoty (vo vzťahu k bodu D) a keď je k týmto bodom pripojená externá záťaž, prúd bude prúdiť iba jedným smerom. Takto sa dosiahne celovlnná rektifikácia striedavého napätia (obr. 5c).

Na vyhladenie zvlnenia napätia sa používa elektrický filter pozostávajúci z jedného kondenzátora alebo z kondenzátorov a rezistorov (6.7 na obr. 1), prípadne iných typov filtrov.

Ryža. 5. Grafy časovej závislosti: a) striedavé napätie, b) napätie usmernené na jednej dióde, c) napätie usmernené na dvoch diódach.

Pôsobenie RC filtra je založené na závislosti elektrického odporu kapacity X C od frekvencie ω:

X C = . (1)

Pri výbere prvkov musia byť splnené nasledujúce podmienky:

Keď napätie zvlnenia stúpa, filtračný kondenzátor (6) sa nabíja (jeho náboj rastie, kým toto napätie nedosiahne maximálnu hodnotu). V prestávkach medzi napäťovými impulzmi sa kondenzátory vybijú do záťaže (8, obr. 1), čím sa vytvorí vybíjací prúd tečúci v smere zhodnom so smerom pulzujúceho napätia. Výsledkom je, že výstupné napätie nadobúda vyhladený tvar (obr. 6).

Regulácia napätia dodávaného cez elektródy pacientovi sa vykonáva pomocou potenciometra (8, obr. 1): maximálne napätie na výstupe prístroja bude v hornej polohe pohyblivého kontaktu a nulová hodnota bude byť v spodnej polohe.

Pri vykonávaní procedúr je potrebné kontrolovať množstvo prúdu prechádzajúceho cez pacienta. Vykonáva sa pomocou miliampérmetra (9, obr. 1). Pripojenie bočníka (10, obr. 1) umožňuje zväčšiť mierku miliampérmetrovej stupnice.

Ryža. Obr. 6. Graf signálu po prechode cez elektrický filter (bodkovaná čiara označuje pulzujúci vstupný signál).

Prúd sa pacientovi aplikuje pomocou elektród, pod ktoré sa umiestnia podložky navlhčené vodou alebo fyziologickým roztokom. Je to nevyhnutné na elimináciu účinku "kauterizácie" tkanív pod elektródami produktmi elektrolýzy. Živé tkanivá tela skutočne obsahujú produkty elektrolýzy chloridu sodného - iónov Na + a Cl -. Pri interakcii na povrchu kože s vodnými iónmi (H+, OH–) prítomnými v kvapalnej fáze vytvárajú pod zápornou elektródou zásadu NaOH a pod kladnou elektródou kyselinu chlorovodíkovú HCl. Preto vo všetkých prípadoch aplikácie jednosmerného prúdu nemožno kovové elektródy aplikovať priamo na povrch tela.

Telesné tkanivá sú tvorené bunkami obklopenými tkanivovou tekutinou. Takýto systém sa skladá z dvoch médií, ktoré relatívne dobre vedú prúd (tkanivový mok a bunková cytoplazma), oddelených slabo vodivou vrstvou – bunkovou membránou (membránou).

Primárny účinok jednosmerného prúdu na telesné tkanivá je spôsobený pohybom nabitých častíc v nich prítomných, najmä tkanivových elektrolytov, ako aj koloidných častíc, ktoré adsorbujú ióny. Vonkajšie elektrické pole spôsobuje oneskorenie a akumuláciu iónov v blízkosti membrán v tkanivových elementoch (vo vnútri buniek a extracelulárnej tekutiny), čím sa mení ich obvyklá koncentrácia (obr. 7). Výsledkom je, že membrány sú označené:

vytvorenie dvojitej elektrickej vrstvy;

polarizačný jav;

vytvorenie difúzneho potenciálu;

zmena biopotenciálu atď.

Ryža. 7. Distribúcia iónov na bunkových membránach pri galvanizácii (E - elektródy).

Výsledok aktívnej expozície sa stáva viditeľným na makroúrovni: pod elektródami dochádza k sčervenaniu kože (hyperémia) v dôsledku vazodilatácie. Všetky tieto procesy ovplyvňujú funkčný stav buniek. Dochádza k zvýšeniu regenerácie tkanív (vlákien periférnych nervov, svalov, epitelu) a regulačnej funkcie nervového systému. Tieto mechanizmy určujú použitie galvanizácie na terapeutické účely. Treba však ešte raz poznamenať, že primárne pôsobenie jednosmerného prúdu na telesné tkanivá je založené na polarizačné javy na povrchu biomembrány.

Počas procesu ošetrenia sú elektródy s vankúšikmi upevnené na vhodných miestach na povrchu tela („transcerebrálna galvanizácia“, „galvanický golier“ atď.).

Treba mať na pamäti, že po prekonaní vrstvy kože a podkožného tuku pod elektródami sa prúd rozvetvuje a prechádza cez hlboko uložené tkanivá a orgány cez médiá s nízkym odporom (tkanivový mok, krv, lymfa, nervové obaly atď.). ). V dôsledku toho je súčasne ovplyvnených množstvo orgánov a systémov pacienta.

PRAKTICKÁ ČASŤ

V tejto práci sa používa galvanizačný prístroj, na ktorého bočnom paneli sú zobrazené prepínače, ktoré umožňujú samostatné pripojenie jeho blokov. Na pozorovanie formy elektrických signálov je k zariadeniu pripojený osciloskop.

Materiál sprevádza laboratórne práce z fyziky v 11. ročníku. Na začiatku hodiny je žiakom stanovený cieľ a nasleduje krátke zopakovanie teórie.

Potom sa diskutuje o postupe práce a vykonávajú sa experimenty. Výsledky pozorovaní sa zapisujú do zošita vo forme nákresov, ktoré si vyžadujú vysvetlenie. A na konci práce sa vyvodia závery.

Zobraziť obsah dokumentu
"Laboratórna práca "Štúdium fenoménu elektromagnetickej indukcie""

Laboratórne práce

"Štúdium fenoménu elektromagnetickej indukcie"

Belyan L.F.,

učiteľ fyziky MBOU "Stredná škola č. 46"

Bratsk

Ciele:

• preskúmať podmienky

výskyt indukcie

prúd v uzavretom vodiči;

• uistite sa, že je to spravodlivé

Lenzove pravidlá;

• zistiť faktory, ktoré

závisí od sily indukovaného prúdu.

Vybavenie:

• miliampérmeter ( ma)

alebo mikroampérmeter ( μA ),

• oblúkový magnet,
• drôtová cievka.

Pracovný proces

1. Zostavte obvod pozostávajúci z cievky a miliampérmetra. Spustením permanentného magnetu vo vnútri cievky určite smer výsledného indukčného prúdu.

Pracovný proces

2. Odstráňte magnet z cievky. Zmenil sa smer indukovaného prúdu? Nakreslite si do zošitov zjednodušenú schému pokusu.

3. Bude existovať indukčný prúd, keď je magnet v pokoji vzhľadom na cievku.

Ako sa to dá dokázať?

Vypracovanie pracovného výkazu:

Vypracovanie pracovného výkazu:

Formulujte závery pre každú položku práce.

1. Ako sa mení magnetický tok prenikajúci do cievky (zvyšuje sa, klesá, nemení sa)?

2. Ako sú smerované čiary magnetickej indukcie poľa permanentného magnetu?

3. Ako sú smerované čiary magnetického poľa indukčného prúdu?

4. Určte póly magnetického poľa cievky.

5. Určte smer indukčného prúdu podľa pravidla pravej ruky.

záver:

1. Čo určuje smer indukčného prúdu?

2. Čo určuje veľkosť indukčného prúdu?

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 rozoznávať 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 v absolútnej hodnote rovná 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 nastane v jednej z cievok v momente uzavretia elektrického obvodu cievky, ktorý je stacionárny vzhľadom na prvý, pri dodržaní smeru odchýlky strelky 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 Lenzovho pravidla.

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 meracej 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.

Tento materiál je popisom laboratórnej práce „Štúdium fenoménu elektromagnetickej indukcie“ žiakmi 9. a 11. ročníka. Práca zahŕňa fázovú štúdiu fenoménu elektromagnetickej indukcie. V priebehu práce žiaci zisťujú, kedy vzniká indukčný prúd, čo určuje jeho veľkosť.

Stiahnuť ▼:

Náhľad:

Laboratórne práce

"Štúdium fenoménu elektromagnetickej indukcie"

Cieľom práce je študovať fenomén elektromagnetickej indukcie.

Zariadenia: miliampérmeter, cievka, oblúkový magnet, páskový magnet.

Zákazka

ja Objasnenie podmienok pre vznik indukčného prúdu.

1. Pripojte cievku ku svorkám miliampérmetra.

2. Pri sledovaní odčítania miliampérmetra si všimnite, či došlo k indukčnému prúdu, ak:

1. Vložte magnet do pevnej cievky
2. odstráňte magnet z pevnej cievky,
3. umiestnite magnet do cievky a nechajte ho bez pohybu.

3. Zistite, ako sa v každom prípade zmenil magnetický tok Ф prenikajúci do cievky. Urobte záver o podmienkach, za ktorých sa v cievke objavil indukčný prúd.

II. Štúdium smeru indukčného prúdu.

1. Smer prúdu v cievke možno posúdiť podľa smeru, v ktorom sa ručička miliampérmetra odchyľuje od nulového delenia.

Skontrolujte, či bude smer indukčného prúdu rovnaký, ak:

1. vložte do cievky a vyberte magnet so severným pólom;
2. vložte magnet do magnetovej cievky so severným a južným pólom.

2. Zistite, čo sa v jednotlivých prípadoch zmenilo. Urobte záver o tom, čo určuje smer indukčného prúdu.

III. Štúdium veľkosti indukčného prúdu.

1. Pomaly a väčšou rýchlosťou približujte magnet k pevnej cievke, pričom si všimnite, koľko dielikov (N 1, N2 ) ručička miliampérmetra sa odchyľuje.

2. Priblížte magnet k cievke so severným pólom. Všimnite si, koľko divízií N 1 šípka miliampérmetra sa odchyľuje.

Pripojte severný pól tyčového magnetu k severnému pólu oblúkového magnetu. Zistite, koľko divízií N 2 šípka miliampérmetra sa odchyľuje, keď sa dva magnety približujú súčasne.

3. Zistite, ako sa v jednotlivých prípadoch zmenil magnetický tok. Urobte záver o tom, od čoho závisí veľkosť indukčného prúdu.

Odpovedz na otázku:

1. Najprv rýchlo, potom pomaly zatlačte magnet do cievky medeného drôtu. Prenáša sa rovnaký elektrický náboj cez drôtenú časť cievky?

• " onclick="window.open(this.href,"win2","status=no,toolbar=no,scrollbars=yes,titlebar=no,menubar=no,resizable=yes,width=640,height=480,adresáre =nie,umiestnenie=nie"); return false;" > Print
• Email

Laboratórium č. 9

Štúdium fenoménu elektromagnetickej indukcie

Cieľ: študovať podmienky pre výskyt indukčného prúdu, indukčného EMF.

Vybavenie: cievka, dva tyčové magnety, miliameter.

teória

Vzájomné prepojenie elektrického a magnetického poľa zistil vynikajúci anglický fyzik M. Faraday v roku 1831. Objavil jav elektromagnetická indukcia.

Početné Faradayove experimenty ukazujú, že pomocou magnetického poľa je možné získať elektrický prúd vo vodiči.

Fenomén elektromagnetickej indukciespočíva vo výskyte elektrického prúdu v uzavretom obvode pri zmene magnetického toku prenikajúceho obvodom.

Prúd, ktorý vzniká pri jave elektromagnetickej indukcie, sa nazýva indukcia.

V elektrickom obvode (obrázok 1) vzniká indukčný prúd, ak dôjde k pohybu magnetu vzhľadom na cievku alebo naopak. Smer indukčného prúdu závisí tak od smeru pohybu magnetu, ako aj od umiestnenia jeho pólov. Neexistuje žiadny indukčný prúd, ak neexistuje žiadny relatívny pohyb cievky a magnetu.

Obrázok 1.

Presne povedané, keď sa obvod pohybuje v magnetickom poli, nevytvára sa určitý prúd, ale určitý napr. d.s.

Obrázok 2

Faraday to experimentálne zistil keď sa magnetický tok zmení vo vodivom obvode, vznikne EMF indukcie E ind, ktorá sa rovná rýchlosti zmeny magnetického toku cez povrch ohraničený obvodom, braný so znamienkom mínus:

Tento vzorec vyjadruje Faradayov zákon:e. d.s. indukcia sa rovná rýchlosti zmeny magnetického toku cez povrch ohraničený obrysom.

Znamienko mínus vo vzorci odráža Lenzove pravidlo.

V roku 1833 Lenz experimentálne dokázal výrok tzv Lenzove pravidlo: indukčný prúd vybudený v uzavretom obvode pri zmene magnetického toku je vždy nasmerovaný tak, že magnetické pole, ktoré vytvára, bráni zmene magnetického toku spôsobujúceho indukčný prúd.

S rastúcim magnetickým tokomФ>0 a ε ind< 0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его маг­нитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

S klesajúcim magnetickým tokom F<0, а ε инд >0, t.j. magnetické pole indukčného prúdu zvyšuje klesajúci magnetický tok obvodom.

Lenzove pravidlo má hlboký fyzický význam – vyjadruje zákon zachovania energie: ak sa magnetické pole v obvode zväčší, potom je prúd v obvode nasmerovaný tak, že jeho magnetické pole je nasmerované proti vonkajšiemu, a ak sa vonkajšie magnetické pole v obvode zníži, potom sa prúd nasmeruje tak, že jeho magnetické pole pole podporuje toto zmenšujúce sa magnetické pole.

Indukčné emf závisí od rôznych dôvodov. Ak sa do cievky zatlačí silný magnet raz a druhýkrát slabý, potom budú hodnoty zariadenia v prvom prípade vyššie. Budú tiež vyššie, keď sa magnet pohybuje rýchlo. V každom z experimentov uskutočnených v tejto práci je smer indukčného prúdu určený Lenzovým pravidlom. Postup určenia smeru indukčného prúdu je znázornený na obrázku 2.

Na obrázku sú modrou farbou vyznačené siločiary magnetického poľa permanentného magnetu a čiary magnetického poľa indukčného prúdu. Magnetické siločiary smerujú vždy od N k S – od severného pólu k južnému pólu magnetu.

Podľa Lenzovho pravidla je indukčný elektrický prúd vo vodiči, ktorý vzniká pri zmene magnetického toku, nasmerovaný tak, že jeho magnetické pole pôsobí proti zmene magnetického toku. Preto je v cievke smer siločiar magnetického poľa opačný ako siločiary permanentného magnetu, pretože magnet sa pohybuje smerom k cievke. Smer prúdu zisťujeme podľa pravidla osádky: ak je opasok (s pravým závitom) zaskrutkovaný tak, že jeho translačný pohyb je zhodný so smerom indukčných čiar v cievke, potom smer otáčania rukoväť gimlet sa zhoduje so smerom indukčného prúdu.

Preto prúd cez miliampérmeter preteká zľava doprava, ako je znázornené na obrázku 1 červenou šípkou. V prípade, že sa magnet vzdiali od cievky, magnetické siločiary indukčného prúdu sa budú zhodovať v smere so siločiarami permanentného magnetu a prúd bude tiecť sprava doľava.

Pracovný proces.

Pripravte tabuľku pre správu a vyplňte ju počas vykonávania experimentov.

	Akcie s magnetom a cievkou	Indikácie miliampérmeter,	Smery vychýlenia strelky miliampérmetra (vpravo, vľavo alebo bez luku)	Smer indukčného prúdu (podľa Lenzovho pravidla)
	Rýchlo vložte magnet do cievky so severným pólom
	Nechajte magnet v cievke nehybný po skúsenostiach 1
	Rýchlo vytiahnite magnet z cievky
	Rýchlo presuňte cievku k severnému pólu magnetu
	Po experimente 4 nechajte cievku nehybnú
	Rýchlo vytiahnite cievku zo severného pólu magnetu
	Pomaly vložte magnet severného pólu do cievky