Изучение явления взаимной индукции. Пузачева Е.И.

Изучение явления взаимной индукции

Изучение явления взаимной индукции. Пузачева Е.И.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Егорьевскийтехнологический институт (филиал)

федеральногогосударственного бюджетногообразовательного учреждения

высшегопрофессионального образования

«Московскийгосударственный технологическийуниверситет «СТАНКИН»

(ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ«СТАНКИН»)

Факультеттехнологии и управления производствами

Кафедраестественнонаучных дисциплин

Методическиеуказания к выполнению лабораторнойработы

ЕТИ. Ф.ЛР.07.

г. Егорьевск 2014

Составители:_____________ В.Ю. Никифоров, ст. преподаватель ЕНД

Рассмотреноявлениеэлектромагнитнойиндукции.ИзложеныметодыэкспериментальногоопределенияЭДСиндукции,ЭДСвзаимоиндукции,коэффициентавзаимнойиндукциидвухсоосныхкатушекстоком.Данывыводыосновныхсоотношений,описывающихявлениевзаимнойиндукции.Приведеныэлектрическиесхемыизучаемыхпроцессов.

Методические указания предназначены для студентов1 курса, обучающихся по направлениямподготовки бакалавров: 151900Конструкторско-технологическоеобеспечение автоматизированныхмашиностроительных производств, 220700Автоматизация технологических процессови производств, 280700 Техносфернаябезопасность для лабораторных работпо дисциплине «Физика».

Методическиеуказания обсуждены и одобрены назаседании учебно-методической группы(УМГ) кафедры ЕНД

(протокол №___________ от __________г.)

Председатель УМГ _____________ Г.Г Шабаева

Изучениеявленияэлектромагнитнойиндукциииисследованиезависимостикоэффициентавзаимнойиндукциидвухцилиндрическихкатушекотихвзаимногорасположения,частоты и напряжения.

2 Оборудование и материалы:

  • модуль ФПЭ-05
  • генератор сигналов набор сопротивлений,
  • осциллограф,
  • вольтметр,
  • соединительные провода.

3 работы

3.1 Изучитьтеоретический материал.

3.2 Перед выполнениемлабораторной работы «Изучение коэффициентавзаимоиндукции» необходимо находящиеся на передней панели переключатели S1 иS2 установить в нейтральное положение.

3.3 С помощьювольтметра и частотомера задатьнеобходимое напряжение и частоту нагенераторе.

3.4 Затем при помощикабелей входящих в комплект модулей,подключить генератор к входным гнездамX1, X2 (PQ), а осциллограф к выходным гнездамX3, X4(PO).

3.5 Произвестиизмерения коэффициента взаимоиндукциипри различных параметрах цепи.

3.6 Заполнить Таблицу1. Изменение коэффициентов взаимнойиндукции с изменением расстояния междукатушками

3.7 ПостроитьГрафики зависимости M21=ƒ(Ζ)и M12=ƒ(Ζ),где Ζ-расстояние между центрами катушек 1 и2

3.8 ЗаполнитьТаблицу 2. Изменение коэффициентоввзаимной индукции с частотой

3.9 Построить Графикзависимости М21от f

3.10 Таблица 3.Изменение коэффициентов взаимнойиндукции с напряжением

3.11 Сравнитьрезультаты измерений. Сделать вывод

3.12 Оформить отчет.

4.1 Взаимная индукция

Вданной лабораторной работе изучаетсязакон электромагнитной индукции Фарадеяна примере взаимнойиндукции контуров.

Рисунок 1Взаимоиндукция двух контуров

Рассмотримдва неподвижных контура (1 и 2), расположенныхдостаточно близко друг от друга (рисунок6). Если поконтуру 1 пропустить ток I1,то он создает поток магнитной индукции,пронизывающий контур 2, который будетпропорционален величине тока I1:(поле, создающее этот поток, на рисункеизображено сплошными линиями). Обозначимчерез Ф21ту часть потока, которая пронизываетконтур 2. Тогда

Ф21=М21I1(1)

гдеМ21— коэффициент пропорциональности.

Коэффициентпропорциональности М21называется коэффициентом взаимнойиндукции контуров или взаимнойиндуктивностью контуров. Он зависит отформы и взаимного расположения контуров1 и 2, а также от магнитных свойств среды.

Еслиток I1изменяется, то в контуре 2 индуцируетсяэ.д.с. ,которая по закону Фарадея (см.(А7))равна и противоположна по знаку скоростиизменения магнитного потока Ф21,созданного током в первом контуре ипронизывающего второй:

(2)

Аналогично,при протекании в контуре 2 тока I2магнитный поток (его поле изображенона рисунке1 штриховымилиниями) пронизывает первый контур.Если Ф12— часть этого потока, пронизывающегоконтур 1, то

Ф12=М12I2 (3)

Еслиток I2изменяется, то в контуре 1 индуцируетсяэ.д.с. ,которая равна и противоположна по знакускорости изменения магнитного потокаФ12,созданного током во втором контуре ипронизывающего первый:

(4)

Явлениевозникновения э.д.с. в одном из контуровпри изменении силы тока в другомназывается взаимнойиндукцией.Коэффициенты пропорциональности M21и M12называются взаимнойиндуктивностью контуров.Расчеты, подтверждаемые опытом,показывают, что M21и M12равны друг другу, т. е.

M21= M12(5)

КоэффициентыM12и M21зависят от геометрической формы,размеров, взаимного расположенияконтуров и от магнитной проницаемостиокружающей контуры среды. Единицавзаимной индуктивности та же, что и дляиндуктивности, — генри (Гн).

Рассчитаемвзаимную индуктивность двух катушек,намотанных на общий тороидальныйсердечник. Этот случай имеет большоепрактическое значение (рисунок2).

Рисунок2 Взаимная индуктивность двух катушек

Магнитнаяиндукция поля, создаваемого первойкатушкой с числом витков N1,током I1и магнитной проницаемостью сердечника, будет: согласно, гдеl— длина сердечника по средней линии.Магнитный поток сквозь один виток второйкатушки (3)

Тогдаполный магнитный поток (потокосцепление)сквозь вторичную обмотку, содержащуюN2витков,

(4)

Потоксоздается током I1,поэтому, согласно (1),получаем

(5)

Есливычислить магнитный поток, создаваемыйкатушкой 2 сквозь катушку 1, то для M12получим выражение в соответствии сформулой (5).Таким образом, взаимная индуктивностьдвух катушек, намотанных на общийтороидальный сердечник,

(6)

Такимобразом: Взаимоиндукция(взаимная индукция)— возникновениеэлектродвижущей силы (ЭДС индукции) водном проводнике вследствие изменениясилы тока в другом проводнике иливследствие изменения взаимногорасположения проводников. Взаимоиндукция —частный случай более общего явления —электромагнитной индукции.

При изменениитока в одном из проводников или приизменении взаимного расположенияпроводников происходит изменениемагнитного потока через (воображаемую)поверхность, «натянутую» на контурвторого, созданного магнитным полем,порожденным током в первом проводнике,что по закону электромагнитной индукциивызывает возникновение ЭДС во второмпроводнике.

Если второй проводникзамкнут, то под действием ЭДС взаимоиндукциив нём образуется индуцированный ток. Инаоборот, изменение тока во второй цепивызовет появление ЭДС в первой. Направлениетока, возникшего при взаимоиндукции,определяется по правилу Ленца.

Правилоуказывает на то, что изменение тока водной цепи (катушке) встречаетпротиводействие со стороны другой цепи(катушки).

Чембольшая часть магнитного поля первойцепи пронизывает вторую цепь, тем сильнеевзаимоиндукция между цепями.

Сколичественной стороны явлениевзаимоиндукции характеризуется взаимнойиндуктивностью (коэффициентомвзаимоиндукции, коэффициентом связи).

Для изменения величины индуктивнойсвязи между цепями, катушки делаютподвижными. Приборы, служащие дляизменения взаимоиндукции между цепями,называются вариометрами связи.

Явлениевзаимоиндукции широко используетсядля передачи энергии из одной электрическойцепи в другую, для преобразованиянапряжения с помощью трансформатора.

Источник: https://studfile.net/preview/6328668/

Изучение явления взаимной индукции (ФПЭ-05)

Изучение явления взаимной индукции. Пузачева Е.И.

Цель работы: исследование явления взаимной индукции двух коаксиально расположенных (соосных) катушек.

Теоретическое введение

Рассмотрим два контура 1 и 2, расположенные на некотором расстоянии друг от друга (рис. 21.1). Если по контуру 1 пропустить ток I1, то он создает поток магнитной индукции через контур 2, который будет пропорционален току I1:

(21.1)

Коэффициент пропорциональности М21 называется коэффициентом взаимной индукции контуров или взаимной индуктивностью контуров. Он зависит от формы и взаимного расположения контуров 1 и 2, а также от магнитных свойств окружающей среды.

При изменении тока в первом контуре магнитный поток через второй контур изменяется, следовательно, в нем наводится ЭДС взаимной индукции.

Вычислим её с помощью закона Фарадея: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по величине и противоположна по знаку быстроте изменения магнитного потока через поверхность, натянутую на данный контур.

. (21.2)

Формула (21.

2) является универсальной и справедлива независимо от того, каким способом будут изменять магнитный поток: изменяя индукцию магнитного поля, либо изменяя площадь контура (деформируя контур), либо изменяя ориентацию контура относительно линий магнитной индукции. Более того, формула (21.2) справедлива и для незамкнутого проводника, тогда под нужно понимать пересеченный магнитный поток при движении проводника.

Знак «–» в (21.2) связан с законом сохранения энергии и означает, что индукционный ток всегда имеет такое направление, что его магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшему индукционный ток. Это – правило Ленца. Таким образом, ЭДС индукции во втором контуре (рис.21.1) равна:

. (21.3)

Формула (21.

3) справедлива в отсутствие ферромагнетиков. Если поменять местами контуры 1 и 2 и провести все предыдущие рассуждения, то получим:

(21.4)

Можно показать, что коэффициенты взаимной индукции равны:

. (21.5)

Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: звуковой генератор PQ; электронный осциллограф PO; модуль “взаимоиндукция” ФПЭ-05; вольтметр PV (прибор комбинированный Щ-4313).

Функциональная схема установки представлена на рис. 21.2.

Электрическая принципиальная схема модуля ФПЭ-05 “Взаимоиндукция” представлена на рис. 21.3, где: L1, L2 – катушки индуктивности на одной оси; П1, П2 – переключатели катушек; Ш – шток со шкалой, показывающей взаимное расположение катушек L1 и L2.

Методика измерений

В данной работе измеряется коэффициент взаимной индукции между длинной катушкой 1 (L1) и короткой катушкой 2 (L2), которая надевается на катушку 1 и может перемещаться вдоль ее оси. Питание одной из катушек, например 1, осуществляется от генератора звуковой частоты PQ, напряжение с которого

(21.6)

подается через сопротивление R. Вольтметр, подключенный к панели PQ, измеряет действующие значения напряжения . Величина R выбирается таким образом, чтобы выполнялось неравенство

, (21.7)

где L1 – индуктивность катушки 1, R1 – ее активное сопротивление (R=10 кОм). В этом случае ток, протекающий через катушку 1, можно определить по формуле:

(21.8)

Переменный ток в катушке 1 создает переменную ЭДС взаимной индукции в катушке 2:

. (21.9)

Для измерения используется осциллограф. Амплитуда ЭДС взаимной индукции

, (21.10)

где ν – частота звукового генератора. Из формулы (21.10) имеем:

. (21.11)

Если поменять местами катушки 1 и 2, то можно аналогично измерить

. (21.12)

Экспериментальная установка.

Для изучения явления взаимной индукции предназначена кассета ФПЭ – 05 «Взаимоиндукция», в которой расположены две катушки индуктивности 1 (L1) и 2 (L2) на одной оси (рис.21.4) и шток со шкалой (Ш), показывающий взаимное расположение катушек 1 и 2. Принципиальная схема установки показана на рис.

21.2. Для перестановки катушек необходимо переключатели П1 и П2 перебросить в противоположное положение. Электрическая схема подключения показана на рис. 21.5. Модуль ФПЭ-05 подключается к звуковому генератору РQ.

Вольтметр PV, подключенный к панели РQ, измеряет действующие (эффективные) значения напряжения

(21.13)

Для измерения амплитуды ЭДС взаимной индукции используется электронный осциллограф (РО).

Порядок выполнения работы

Задание 1: Измерение коэффициентов взаимной индукции М21 и М12 и исследование их зависимости от взаимного расположения катушек.

1. Подать напряжение на установку.

2. Ознакомиться с работой электронного осциллографа и звукового генератора.

3. Задать напряжение Uэфф=2 В и частоту сигнала генератора ν=10 кГц, подать напряжение на катушку 1, а ЭДС катушки 2 подать на осциллограф (переключатели П1 и П2 в крайнее левое положение). Переключатель “V/дел” на передней панели осциллографа РО установить в положение 0.05 В/дел.

4. Установить подвижную катушку 1 в крайнее переднее положение. Перемещая ее в противоположное крайнее положение через 10 мм, записывать значение координаты Z (расстояние между центрами катушек) и ЭДС взаимной индукции ε02 в цепи катушки 2, измеренную по экрану осциллографа, в табл. 21.1.

5. По формуле (21.11) рассчитать значение М21. Полученные данные занести в таблицу 21.1.

6. Поменяв местами катушки L1 и L2 (оба переключателя П1 и П2 в крайнее правое положение), повторить измерения по пунктам 3, 4 и рассчитать М12.

7. Построить графики зависимости М21 и М12 как функции координаты Z (расстояние между центрами катушек 1 и 2).

Задание 2: Измерение М21 при различных значениях амплитуды питающего напряжения.

1. Поставить катушку 1 в среднее положение относительно катушки 2. (Выдвинуть шток до положения “50”).

2. Задать частоту звукового генератора PQ ν=20 кГц.

3. Измерить амплитуду ЭДС взаимной индукции ε02 при различных значениях напряжения Uэфф в цепи катушки 1 в интервале 0÷5 В через 0.4 В.

4. По формуле (21.11) рассчитать М21. Полученные данные занести в таблицу 21.2.

Таблица 21.1

Uэфф=2 В, ν=10 кГц
Z, ммe02М21, Гнe01М12, Гн
дел. В дел. В

Таблица 21.2

ν=20 кГц
Uэфф, В 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.0 3.4 3.8 4.2 4.6 5.0
e02, В
М21, Гн

Таблица 21.3

Uэфф=2.5 В
ν, кГц
e02, В
М21, Гн

Задание 3: Измерение М21 при различных частотах питающего напряжения.

1. Поставить катушку 1 в среднее положение относительно катушки 2. (Выдвинуть шток до положения “50”).

2. Задать напряжение звукового генератора Uэфф=2.5 В.

3. Измерить амплитуду ЭДС взаимной индукции ε02 при различных частотах звукового генератора в интервале (5÷50) кГц через 5 кГц.

4. По формуле (21.11) рассчитать М21. Полученные данные занести в табл. 21.3.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте закон электромагнитной индукции Фарадея и правило Ленца.

2. Как применить закон Фарадея для определения разности потенциалов на концах прямолинейного проводника, движущегося в магнитном поле?

3. В чем состоит явление взаимной индукции?

4. Чему равна ЭДС взаимной индукции двух контуров?

5. От чего зависит коэффициент взаимной индукции?

6. Выведите расчетные формулы (21.11) и (21.12).

7. Объясните график зависимости М21=f(Z), полученный в данной работе.

8. Нарисуйте линии магнитного поля катушки индуктивности.

9. Нарисуйте линии магнитного поля системы катушек 1 и 2 для различного положения катушки 1 относительно катушки 2 (см.рис.21.4).

Используемая литература

[1] §§ 25.1, 25.3; [2] § 17.2; [3] § 2.46; [4] т.2, §§ 50, 66; [5] §§ 123, 128.

Лабораторная работа 2-22

Электростатика

Цель ра­бо­ты: оп­ре­де­ле­ние ем­ко­сти проводников с помощью электрометра.

Теоретическое введение

Элек­тро­ем­кость уе­ди­нен­но­го про­вод­ни­ка — это од­на из его ха­рак­те­ри­стик, ко­то­рая по­ка­зы­ва­ет, ка­кой за­ряд нуж­но со­об­щить данно­му про­вод­ни­ку, что­бы его по­тен­ци­ал из­ме­нил­ся на еди­ни­цу, и опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле:

, (22.1)

где C — ем­кость про­вод­ни­ка; j — потенциал, ко­то­рый по­лу­чил про­вод­ник при со­об­ще­нии ему за­ря­да q.

Элек­тро­ем­кость про­вод­ни­ка за­ви­сит от его раз­ме­ров, фор­мы, нали­чия по со­сед­ст­ву дру­гих про­вод­ни­ков и от ди­элек­три­че­ской прони­цае­мо­сти сре­ды.

Еди­ни­цей элек­тро­ем­ко­сти в сис­те­ме СИ яв­ля­ет­ся 1 Фа­ра­д — это элек­тро­ем­кость та­ко­го про­вод­ни­ка, по­тен­ци­ал ко­то­ро­го при со­об­щении за­ря­да в 1 Ку­лон из­ме­ня­ет­ся на 1 Вольт.

Ёмкость проводника сферической формы радиуса R можно найти, если учесть, что электростатическое поле такого заряженного проводника сферически симметрично и при такое же, как поле точечного заряда, расположенного в центре сферы:

; .

Следовательно, потенциал поверхности сферы равен

,

и из (22.1) получим:

. (22.2)

Кон­ден­са­то­ром на­зы­ва­ет­ся со­во­куп­ность двух лю­бых проводников, способных накапливать энергию электрического поля между обкладками.

Ем­кость кон­ден­са­то­ра оп­ре­де­ля­ет­ся от­но­ше­ни­ем за­ря­да на од­ной из его об­кла­док к раз­но­сти по­тен­циа­лов ме­ж­ду об­клад­ка­ми:

. (22.3)

В боль­шин­ст­ве слу­ча­ев фор­ма об­кла­док кон­ден­са­то­ра и их вза­им­ное рас­по­ло­же­ние под­би­ра­ют та­ким об­ра­зом, что­бы внеш­ние по­ля су­ществен­но не влия­ли на элек­три­че­ское по­ле ме­ж­ду ни­ми и си­ло­вые линии, на­чи­наю­щие­ся на од­ной из об­кла­док, обя­за­тель­но за­кан­чи­ва­лись на дру­гой. Бла­го­да­ря это­му все­гда обес­пе­чи­ва­ет­ся ра­вен­ст­во аб­солют­ных зна­че­ний за­ря­дов на об­клад­ках.

К про­стей­шим ти­пам кон­ден­са­то­ров от­но­сят­ся пло­ские, сфе­ри­че­ские и ци­лин­д­ри­че­ские.

Рис.22.1 Рис.22.2 Рис.22.3

Емкость приведенных на рисунках 22.1–22.2 конденсаторов может быть рассчитана по формулам:

плос­кий конденсатор (рис. 22.1):

; (22.4)

сфе­ри­че­ский конденсатор (рис. 22.2):

; (22.5)

цилиндрический конденсатор (рис. 22.3):

(22.6)

Для вычисления разности потенциалов на обкладках конденсатора воспользуемся формулой связи напряженности электростатического поля и потенциала: ; или, то же самое в интегральной форме: . Интегрировать здесь будем по радиус-вектору, проведенному от внутренней обкладки к внешней. Вектор напряженности поля направлен радиально (в силу симметрии), тогда

. (22.7)

Напряженность поля между обкладками можно найти по теореме Остроградского-Гаусса (22.8), согласно которой поток вектора напряженности электростатического поля через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме свободных зарядов, охваченных поверхностью, деленной наεε0:

. (22.8)

В качестве Гауссовой поверхности в нашем случае следует взять сферу, концентрическую обкладкам, радиусом r: R1

Источник: https://cyberpedia.su/8xc23f.html

Изучение явления взаимной индукции (Отчет по лабораторной работе № 5)

Изучение явления взаимной индукции. Пузачева Е.И.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Кафедра АСОИ

Лабораторная работа №5

На тему: изучение явления взаимной индукции.

Исполнитель

студентка  группы Ф-16                                       Зыск Анна Валентиновна

Проверил                                                              Баранов Михаил Тихонович

Гомель 2005

Цель работы: определитькоэффициенты взаимной  индуктивности двух соосно расположенных катушек дляразличных частот.

            Приборы и принадлежности:

Кассета ФПЭ-05/06,генератор ГЗ-102,осциллограф С1-71.

            Описание установки:

Кассета ФПЭ-05-06 содержит две катушки. Короткая катушка одета  соосно  на длинную и может свободно перемещаться вдоль последнейпри  помощи штока, выведенного на переднюю панель .

На передней панели  кассетыустановлены : две пары гнезд:PQ- для подключения питающего генератора и PO-дляподключения осциллографа; два переключателя S1 и S2 – дляпопеременного подключения катушек к входным и выходным гнездам.(рис. 5.1.)

Рис. 5.1.

Выполнение работы:

1.  С помощью осциллографа устанавливаем выходноеамплитудное значение 4В, f = 10кГц.

2.  Подключаем генератор сигналовнизкочастотный к выходным гнездам Х1, Х2 (“PQ”), аосцилограф к выходным гнездам Х3, Х4 (“PО”).

3.  Переключатель S1 поставили в положение “PQ”, а S2  в это время находится в положении “PО”. При этом катушка L1 через активное сопротивление R1 10кОм подключена к входным гнездам Х1, Х2,а катушка L2подключается к выходным гнездам Х3, Х4.

4.  Определяем амплитудные значения Э.Д.С.взаимоиндукции при всех положениях штока (от 0 до 100). По формуле (5.7.)рассчитываем коэфициент взаимоиндукции и по формуле (5.14) коэффициент связи.Данные измерений по осцилографу занесены в таблицу 1.

      (5.7.), где М21 – коэфициент взаимной индукции катушки 2 по отношениюк катушке 1 и равный М12 , f – частотагенератора, E1E2 –амплитуды напряжения катушек  L1 и L2 измеренные осциллографом.

  (5.14), где , , где U1- напряжение на входе, а U2 – напряжение  на выходе.

, , 

 Табл. 1

Частота  fПоложение штока, ммE1E2M21M12К1К2K
10kГц031,50,0590,1191,30,750,987
10kГц103,81,150,0450,1511,050,950,998
10kГц204,41,20,0470,1750,91,10,994
10kГц304,51,20,0470,1790,881,1250,994
10kГц404,91,20,0470,1950,811,2250,996
10kГц504,71,20,0470,1870,851,1750,999
10kГц604,41,20,0470,1750,91,10,994
10kГц704,21,20,0470,1670,951,050,998
10kГц8041,150,0450,159111
10kГц902,81,50.0590,1111,430,71,001
10kГц1001,60,150,0060,0632,50,41

5. Повторяем измерения по п. 4 для частоты генератора f= 20 кГц.

Табл. 2

Частота  fПоложение штока, ммE1E2M21M12К1К2K
20kГц02,150,80,1590,4281,860,541,002
20kГц103,1510,1990,6271,270,791,002
20kГц203,21,10,2190,6371,250,81
20kГц3041,20,2380,796111
20kГц4041,20,2380,796111
20kГц504,051,20,2380,8060,991,0131,001
20kГц604,051,20,2380,8060,991,0131,001
20kГц7041,20,2380,796111
20kГц803,11,20,2380,6171,290,7750,88
20kГц902,20,70,1390,4381,80,550,994
20kГц1001,10,40,0790,2193,60,2750,994

6. Переключатель S1 поставили в положение “PО”.Катушку L1подключили к выходным гнездам Х3, Х4. В это времяпереключатель S2находится в положении “PQ”,  катушка L2подключена через активное сопротивление R1= 10кОм к входным гнездам Х1, Х2.Повторные измерения по п.4 при U генератора = 4В,  f= 10 кГц, f=20кГц.

7. Графики зависимости М12 и М21от длины l,  т.е. от взаимного расположения катушек L1 и  L2.

При кГц

При кГц

Вывод:Опытным путем определили коэффициенты взаимной индуктивности двух сооснорасположенных катушек для различных частот. Мы выяснили, что коэффициентывзаимоиндукции не зависят от величины и частоты питающего напряжения.

(Разницав табличных значениях  М при f = 10 кГц и f = 20 кГцполучается из-за разницы шкал измерения). Построили графики зависимости М12и М21 от длины l,  т.е.

от взаимного расположения катушек L1 и  L2 при f = 20 кГц.

Полный список ВУЗов

Источник: https://vunivere.ru/work22684

Лабораторная работа №4 «Изучение явления электромагнитной индукции». урок. Физика 9 Класс

Изучение явления взаимной индукции. Пузачева Е.И.

На этом уроке мы проведем лабораторную работу №4 «Изучение явления электромагнитной индукции». Целью этого занятия будет изучение явления электромагнитной индукции. С помощью необходимого оборудования мы проведем лабораторную работу, в конце которой узнаем, как правильно изучать и определять это явление.

Цель – изучение явления электромагнитной индукции.

Оборудование:

1. Миллиамперметр.

2. Магнит.

3. Катушка-моток.

4. Источник тока.

5. Реостат.

6. Ключ.

7. Катушка от электромагнита.

8. Соединительные провода.

Рис. 1. Экспериментальное оборудование

Начнем лабораторную работу со сбора установки. Чтобы собрать схему, которую мы будем использовать в лабораторной работе, присоединим моток-катушку к миллиамперметру и используем магнит, который будем приближать или удалять от катушки. Одновременно с этим мы должны вспомнить, что будет происходить, когда будет появляться индукционный ток.

Рис. 2. Эксперимент 1

Подумайте над тем, как объяснить наблюдаемое нами явление. Каким образом влияет магнитный поток на то, что мы видим, в частности происхождение электрического тока. Для этого посмотрите на вспомогательный рисунок.

Рис. 3. Линии магнитного поля постоянного полосового магнита

Обратите внимание, что линии магнитной индукции выходят из северного полюса, входят в южный полюс. При этом количество этих линий, их густота различна на разных участках магнита. Обратите внимание, что направление индукции магнитного поля тоже изменяется от точки к точке.

Поэтому можно сказать, что изменение магнитного потока приводит к тому, что в замкнутом проводнике возникает электрический ток, но только при движении магнита, следовательно, изменяется магнитный поток, пронизывающий площадь, ограниченную витками этой катушки.

Следующий этап нашего исследования электромагнитной индукции связан с определением направления индукционного тока. О направлении индукционного тока мы можем судить по тому, в какую сторону отклоняется стрелка миллиамперметра.

Воспользуемся дугообразным магнитом и увидим, что при приближении магнита стрелка отклонится в одну сторону. Если теперь магнит двигать в другую сторону, стрелка отклонится в другую сторону. В результате проведенного эксперимента мы можем сказать, что от направления движения магнита зависит и направление индукционного тока.

Отметим и то, что от полюса магнита тоже зависит направление индукционного тока.

Обратите внимание, что величина индукционного тока зависит от скорости перемещения магнита, а вместе с тем и от скорости изменения магнитного потока.

Вторая часть нашей лабораторной работы связана будет с другим экспериментом. Посмотрим на схему этого эксперимента и обсудим, что мы будем теперь делать.

Рис. 4. Эксперимент 2

Во второй схеме в принципе ничего не изменилось относительно измерения индукционного тока. Тот же самый миллиамперметр, присоединенный к мотку катушки. Остается все, как было в первом случае. Но теперь изменение магнитного потока мы будем получать не за счет движения постоянного магнита, а за счет изменения силы тока во второй катушке.

В первой части будем исследовать наличие индукционного тока при замыкании и размыкании цепи. Итак, первая часть эксперимента: мы замыкаем ключ.

Обратите внимание, ток нарастает в цепи, стрелка отклонилась в одну сторону, но обратите внимание, сейчас ключ замкнут, а электрического тока миллиамперметр не показывает. Дело в том, что нет изменения магнитного потока, мы уже об этом говорили.

Если теперь ключ размыкать, то миллиамперметр покажет, что направление тока изменилось.

Во втором эксперименте мы проследим, как возникает индукционный ток, когда меняется электрический ток во второй цепи.

Следующая часть опыта будет заключаться в том, чтобы проследить, как будет изменяться индукционный ток, если менять величину тока в цепи за счет реостата.

Вы знаете, что если мы изменяем электрическое сопротивление в цепи, то, следуя закону Ома, у нас будет меняться и электрический ток. Раз изменяется электрический ток, будет изменяться магнитное поле.

В момент перемещения скользящего контакта реостата изменяется магнитное поле, что приводит к появлению индукционного тока.

В заключение лабораторной работы мы должны посмотреть на то, как создается индукционный электрический ток в генераторе электрического тока.

Рис. 5. Генератор электрического тока

его часть – это магнит, а внутри этих магнитов располагается катушка с определенным количеством намотанных витков. Если теперь вращать колесо этого генератора в обмотке катушки будет наводиться индукционный электрический ток. Из эксперимента видно, что увеличение числа оборотов приводит к тому, что лампочка начинает гореть ярче.

Список дополнительной литературы:

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н. Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 347-348. Мякишев Г.Я.

Физика: Электродинамика. 10-11 классы. Учебник для углубленного изучения физики / Г.Я. Мякишев, А.3. Синяков, В.А. Слободсков. – М.: Дрофа, 2005. – 476с. Пурышева Н.С. Физика. 9 класс. Учебник. / Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е., Чаругин В.М. 2-е изд., стереотип. —  М.

: Дрофа, 2007.

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/9-klass/elektromagnitnye-yavleniya/laboratornaya-rabota-4-izuchenie-yavleniya-elektromagnitnoy-induktsii

Biz-books
Добавить комментарий