Лабораторная работа №4 «Изучение явления электромагнитной индукции»

 Цель работы и оборудование

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 

 Опыт 1. Выводы

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.

 Опыт 2. Выводы

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.

 Генератор

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

Рис. 5. Ге­не­ра­тор элек­три­че­ско­го тока

Глав­ная 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.