Лабораторная работа
"Изучение явления электромагнитной индукции"
Цель работы: изучить условия возникновения индукционного тока, ЭДС индукции.
Оборудование: катушка, постоянный магнит, миллиамперметр.
Теория
Взаимная связь электрических и магнитных полей была установлена выдающимся английским физиком М.Фарадеем в 1831г. Он открыл явление электромагнитной индукции.
Многочисленные опыты Фарадея показывают, что с магнитного поля можно получить электрический ток в проводнике.
Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур.
Ток, возникающий при явлении электромагнитной индукции, называют индукционным.
В электрической цепи (рисунок 1) возникает индукционный ток, если есть движение магнита относительно катушки, или наоборот. Направление индукционного тока зависит как от направления движения магнита, так и от расположения его полюсов. Индукционный ток отсутствует, если нет относительного перемещения катушки и магнита.
Рисунок 1.
Строго говоря, при движении контура в магнитном поле генерируется не определенный ток , а определенная э. д. с.
Рисунок 2.
Фарадей экспериментально установил, что при изменении магнитного потока в проводящем контуре возникает ЭДС индукции Eинд, равная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус:
Эта формула выражает закон Фарадея:э. д. с. индукции равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.
Знак минус в формуле отражает правило Ленца.
В 1833 году Ленц опытным путем доказал утверждение, которое называется правилом Ленца: индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.
При возрастании магнитного потока Ф>0, а εинд<0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его магнитное поле уменьшает магнитный поток через контур.
При уменьшении магнитного потока Ф<0, а εинд > 0, т.е. магнитное поле индукционного тока увеличивает убывающий магнитный поток через контур.
Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии: если магнитное поле через контур увеличивается, то ток в контуре направлен так, что его магнитное поле направлено против внешнего, а если внешнее магнитное поле через контур уменьшается, то ток направлен так, что его магнитное поле поддерживает это убывающее магнитное поле.
ЭДС индукции зависит от разных причин. Если вдвигать в катушку один раз сильный магнит, а в другой — слабый, то показания прибора в первом случае будут более высокими. Они будут более высокими и в том случае, когда магнит движется быстро. В каждом из проведённых в этой работе опыте направление индукционного тока определяется правилом Ленца. Порядок определения направления индукционного тока показан на рисунке 2.
На рисунке синим цветом обозначены силовые линии магнитного поля постоянного магнита и линии магнитного поля индукционного тока. Силовые линии магнитного поля всегда направлены от N к S – от северного полюса к южному полюсу магнита.
По правилу Ленца индукционный электрический ток в проводнике, возникающий при изменении магнитного потока, направлен таким образом, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока. Поэтому в катушке направление силовых линий магнитного поля противоположно силовым линиям постоянного магнита, ведь магнит движется в сторону катушки. Направление тока находим по правилу буравчика: если буравчик (с правой нарезкой) ввинчивать так, чтобы его поступательное движение совпало с направлением линий индукции в катушке, тогда направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением индукционного тока.
Поэтому ток через миллиамперметр течёт слева направо, как показано на рисунке 1 красной стрелкой. В случае, когда магнит отодвигается от катушки, силовые линии магнитного поля индукционного тока будут совпадать по направлению с силовыми линиями постоянного магнита, и ток будет течь справа налево.
Ход работы:
Используя материалы видеофайла, заполните таблицу:
№
Ход опыта
Результат
1
Быстро вставить магнит в катушку северным полюсом
2
Оставить магнит в катушке неподвижным
3
Быстро вытащить магнит из катушки
4
Медленно вставить магнит в катушку северным полюсом
5
Медленно вытащить магнит из катушки
6
Быстро вставить магнит в катушку южным полюсом
7
Оставить магнит в катушке неподвижным
8
Быстро вытащить магнит из катушки.
Используя результаты опыта ответьте на во Когда возникает индукционный ток?
2.Как индукционный ток зависит от скорости внесения магнита в катушку?
3.Как индукционный ток зависит от полярности магнита?
4.Что такое индукционный ток?
5.В чем заключается явление электромагнитной индукции?
Напишите вывод о проделанной работе.
А) Волосы растут из кожи и между кожей и волосом есть очень маленькая щель . Камар счёт туда хобот и пьёт кровь.
б) Что-бы ножи лучше резали , а гвозди лучше вбивались.
в)Для увеличения давления можно увеличить силу давления на поверхность, или уменьшить величину площади, на которую действует сила. Для уменьшения давления -тоже самое, но наоборот!
г)Уменьшают давление: тяжелые грузовики имеют большую площадь опоры; трактора передвигаются при гусениц; лыжи. Увеличивают давление: режущие, колющие инструменты, коньки, гвозди, кнопки — остро оточены.
д)Человеку не нужно паниковать . Ему нужно расслабиться и лечь на воду в форме звезды . Он всплывёт на поверхность .Если он оказался под льдом , лёд нужно сломать и человеку выбраться.
Объяснение: гы
Через соприкосновение. Ну то есть можно два, например, неодинаково положительно заряженных тела соединить проводником, тогда электроны от менее заряженного тела (потому что количество электронов в нём больше) перетекут к более заряженному. В итоге заряд обоих тел уравновесится.
Ещё можно путём термоэлектронной эмиссии (явления испускания электронов нагретыми металлами). Хотя это не совсем то, о чём идёт речь. Её используют для замыкания цепи. И цепь получается необычной: источник тока соединён с двумя электродами, между которыми ничего нет - они не соединены друг с другом. Но ток есть и он идёт от одного электрода к другому. На самом деле фишка в том, что катод (отрицательный электрод) нагревается и в следствие увеличения своей внутренней энергии испускает в окружающую среду электроны. Они образуют вокруг катода электронное облако. Пока нет источника тока, это облако просто есть вокруг катода. Но стоит добавить источник тока и между катодом и анодом (положительным электродом) появится разность потенциалов. Тогда электроны из газового облака будут притягиваться к аноду и таким образом замкнут цепь. Электроны маленькие, поэтому их не видно человеческому глазу, из-за чего кажется невозможным то, чтобы по разорванной цепи текло электричество.
Но применимо к вопросу заряд может передаться путём термоэлектронной эмиссии следующим образом. Анод зарядим положительно и закрепим недалеко от катода, который будем нагревать. К аноду приставим электроскоп, который через некоторое время и будет свидетельствовать об изменении заряда анода - свидетельствовать о том, что заряд передался ему от катода.