Описание лабораторного занятия № 15

«Исследование явления электромагнитной индукции»

(наименование лабораторного занятия))

по дисциплине «ФИЗИКА»

(наименование дисциплины)

 

Цель занятия: изучить явление электромагнитной индукции, подтвердить практически закон электромагнитной индукции.

Оборудование: миллиамперметр, источник питания, катушки с сердечником, дугообразный магнит, выключатель кнопочный, соединительные провода, магнитная стрелка (компас), реостат.

Теоретическая часть. Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.
Таким образом, в замкнутом проводящем контуре возникает ток при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше возникающий индукционный ток.

=│ │

где – ЭДС индукции; ∆Ф – изменение магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром; ∆t – время, за которое это изменение произошло.
Направление возникающего индукционного тока может быть различным. При увеличении магнитного потока через витки катушки индукционный ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует нарастанию магнитного потока через витки катушки. Если же магнитный поток через катушку ослабляет, то индукционный ток создаёт магнитное поле с индукцией В',увеличивающее магнитный поток через витки катушки.

Согласно правилу Ленца возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитно тока, которым он вызван.
Применять правило Ленца для нахождения направления индукционного тока I i в контуре надо так:

1) установить направление линий магнитной индукции В внешнего магнитного поля.
2) выяснить, увеличивается ли поток магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром (∆Ф>0), или уменьшается (∆Ф<0).

3) установить направление линий магнитной индукции В` магнитногополя индукционного тока I i. Эти линии должны быть, согласно правилу Ленца, направлены противоположно линиям В при ∆Ф>0 и иметь одинаковое с ним направление при ∆Ф<0.

4) зная направление линий магнитной индукции В`, найти направление индукционного тока I i, используясь правилом буравчика.
Подготовка к проведению работы.

1. Вставить в одну из катушек железной сердечник, закрепив его гайкой. Подключить эту катушку через миллиамперметр, реостат и ключ к источнику питания. Замкнуть ключ и с помощью магнитной стрелки (компаса) определить расположение магнитных полюсов катушки с током. Зафиксировать, в какую сторону при этом отклонятся стрелка миллиамперметра. В дальнейшем при выполнении работы можно будет судить о расположения стрелки миллиамперметра.

2. Отключить от цепи реостат и ключ, замкнуть миллиамперметр на катушку, сократив порядок соединения их клемм.

Ход работы.

1. Приставить сердечник к одному из полюсов дугообразного магнита и вдвинуть внутрь катушки, наблюдая одновременно за стрелкой миллиамперметра.
2. Повторить наблюдения, выдвигая сердечник из катушки, а также меняя полюса магнита.
3. Зарисовать схему опыта и проверить выполнения правил Ленца в каждом случае.
4. Расположить вторую катушку рядом с первой так, чтобы их оси совпадали.
5. Вставить в обе катушки железные сердечники и присоединить вторую катушку через выключатель к источнику питания.
6. Замыкая и размыкая ключ, наблюдать отключения стрелки миллиамперметра.
7. Зарисовать схему опыта и проверить выполнение правил Ленца.
8. Сделать вывод.

Контрольные вопросы.

1.Сформулируете закон электромагнитной индукции.
2. Почему в законе электромагнитной индукции стоит знак «минус»?
3. В чем отличие вихревого электрического поля от электростатического?
4. Почему сердечники трансформаторов, электродвигателей, генераторов делают не сплошным, а состоящим из отдельных пластин, изолированных друг от друга?

5. Решить задачу:

а) Магнитный поток через контур проводника сопротивлением 3·10¯² Ом за 2 секунды изменился на 1,2·10¯² Вб. Найдите силу тока в проводнике, если изменения магнитного потока происходило равномерно.

б) Сколь витков провода должна содержать обмотка на стальном сердечнике с поперечным сечением 50см², чтобы в ней при изменении магнитной индукции от 0,1 до 1,1 Тл в течении 5 мс возбуждалось ЭДС индукции 100В?

 

Министерство образования и науки Краснодарского края

 

Государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение

среднего профессионального образования

 

«Новороссийский колледж радиоэлектронного приборостроения» КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ