Öğrenci şunları yapmalıdır:

yapabilmek: laboratuvar çalışmalarında fiziksel aletleri kullanma ve kullanma; bir fenomeni araştırmak elektromanyetik indüksiyon– endüksiyon akımının büyüklüğünü ve yönünü neyin belirlediğini belirlemek; gerekli referans literatürünü kullanın;

Bilmek: elektrikli bir cihazın tükettiği gücü ölçme yöntemleri; ampul tarafından tüketilen gücün terminallerindeki voltaja bağımlılığı; İletken direncinin sıcaklığa bağımlılığını araştırır.

Meslek mevcudiyeti

Ekipman ve araçlar: miliampermetre, bobin-bobin, yay şeklinde mıknatıs, şerit mıknatıs, doğru akım kaynağı, çekirdekli iki bobin, reostat, anahtar, uzun tel, bağlantı telleri.

Bildiriler:

Laboratuvar çalışması konusuyla ilgili kısa teorik materyaller

Kapalı bir döngüde endüksiyon akımı, manyetik akı döngü tarafından sınırlanan alan boyunca değiştiğinde meydana gelir. Devredeki manyetik akıyı değiştirmek iki şekilde yapılabilir: Farklı yollar:

1) zamanla değişim manyetik alan mıknatıs bobinin içine itildiğinde veya dışarı çekildiğinde sabit bir devrenin bulunduğu;

2) bu devrenin (veya parçalarının) sabit bir manyetik alanda hareketi (örneğin, bir mıknatısın üzerine bir bobin yerleştirirken).

Laboratuvar çalışmasının yapılmasına ilişkin talimatlar

Bobini miliampermetrenin kelepçelerine bağlayın ve ardından onu yay şeklindeki mıknatısın kuzey kutbuna farklı hızlarda takıp çıkarın (şekle bakın) ve her durum için indüklenen akımın maksimum ve minimum gücünü not edin. ve cihazın okunun sapma yönü.

Şekil 9.1

1. Mıknatısı ters çevirin ve mıknatısın güney kutbunu yavaşça bobinin içine itin ve ardından dışarı çekin. Deneyi daha yüksek hızda tekrarlayın. Bu sefer miliammetre iğnesinin nereye saptığına dikkat edin.

2. Benzer kutuplara sahip iki mıknatısı (şerit ve yay şeklinde) yerleştirin ve bobindeki mıknatısların farklı hareket hızlarıyla deneyi tekrarlayın.

3. Birkaç tur halinde sarılmış uzun bir kabloyu bobin yerine miliampermetrenin kelepçelerine bağlayın. Tel bobinlerini yay şeklindeki mıknatısın kutbunun üzerine ve dışına doğru kaydırırken, indüklenen akımın maksimum gücüne dikkat edin. Bunu, aynı mıknatıs ve bobin ile yapılan deneylerde elde edilen indüklenen akımın maksimum gücü ile karşılaştırın ve indüklenen emk'nin iletkenin uzunluğuna (dönüş sayısı) bağımlılığını keşfedin.

4. Gözlemlerinizi analiz edin ve indüksiyon akımının büyüklüğünün ve yönünün bağlı olduğu nedenlere ilişkin sonuçlar çıkarın.

5. Şekil 1'de gösterilen devreyi kurunuz. İçlerine çekirdek yerleştirilmiş bobinler birbirine yakın ve eksenleri çakışacak şekilde yerleştirilmelidir.

6. Aşağıdaki deneyleri gerçekleştirin:

a) reostat kaydırıcısını minimum reostat direncine karşılık gelen konuma ayarlayın. Miliammetre iğnesini gözlemlerken devreyi anahtarla kapatın;

b) devreyi anahtarla açın. Ne değişti?

c) reostat kaydırıcısını orta konuma ayarlayın. Deneyi tekrarlayın;

d) reostat kaydırıcısını reostatın maksimum direncine karşılık gelen konuma ayarlayın. Devreyi anahtarla kapatıp açın.

7. Gözlemlerinizi analiz edin ve sonuçlar çıkarın.

10 numaralı laboratuvar çalışması

TRANSFORMATÖRÜN CİHAZI VE ÇALIŞMASI

Öğrenci şunları yapmalıdır:

yapabilmek: dönüşüm oranını belirlemek; gerekli referans literatürünü kullanın;

Bilmek: transformatörün cihazı ve çalışma prensibi.

Meslek mevcudiyeti

Ekipman ve araçlar: ayarlanabilir alternatif voltaj kaynağı, katlanabilir laboratuvar transformatörü, alternatif akım voltmetreleri (veya avometre), anahtar, bağlantı kabloları;

Bildiriler: Laboratuvar çalışmasını gerçekleştirmek için bu yönergeler.

Michael Faraday, elektromanyetik indüksiyon olgusunu ciddi olarak inceleyen ilk kişiydi. Daha doğrusu, manyetizmayı elektriğe dönüştürmenin yollarını bulmak için bu fenomeni kurdu ve inceledi.

Bu sorunu çözmesi on yılını aldı ama artık çalışmalarının meyvelerini her yerde kullanıyoruz ve elektromanyetik indüksiyonun kullanılmadığı modern yaşamı hayal edemiyoruz. 8. sınıfta bu konuyu ele almıştık, 9. sınıfta bu olay daha detaylı ele alınıyor ama formüllerin türetilmesi 10. sınıf dersiyle ilgili. Bu konunun tüm yönlerini öğrenmek için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.

Elektromanyetik indüksiyon olgusu: deneyimi düşünün

Elektromanyetik indüksiyon olgusunun ne olduğuna bakacağız. Bir galvanometreye, kalıcı bir mıknatısa ve bir bobine ihtiyaç duyacağınız bir deney yapabilirsiniz. Galvanometreyi bobine bağlayarak bobinin içine kalıcı bir mıknatıs itiyoruz. Bu durumda galvanometre devredeki akımdaki değişimi gösterecektir.

Devrede herhangi bir akım kaynağımız olmadığından akımın bobin içinde manyetik alanın ortaya çıkmasından kaynaklandığını varsaymak mantıklıdır. Mıknatısı bobinden geri çektiğimizde galvanometre okumalarının tekrar değişeceğini ancak iğnesinin ters yöne sapacağını göreceğiz. Yine bir akım alacağız ama bu sefer diğer yöne yönlendirilecek.

Şimdi aynı elementlerle benzer bir deney yapalım, ancak bu durumda mıknatısı hareketsiz hale getireceğiz ve şimdi galvanometreye bağlı bobinin kendisini mıknatısı açıp kapatacağız. Aynı sonuçları elde edeceğiz.Galvanometre iğnesi bize devredeki akımın görünümünü gösterecektir. Aynı zamanda mıknatıs sabit olduğunda devrede akım yoktur, ok sıfırdadır.

Aynı deneyin değiştirilmiş bir versiyonunu gerçekleştirebilirsiniz, yalnızca kalıcı mıknatısı açılıp kapatılabilen elektrikli bir mıknatısla değiştirebilirsiniz. Mıknatıs bobinin içinde hareket ettiğinde ilk deneye benzer sonuçlar elde edeceğiz. Ancak ayrıca sabit bir elektromıknatısın açılıp kapatılması, bobin devresinde kısa süreli akım oluşmasına neden olacaktır.

Bobin bir iletken devre ile değiştirilebilir ve devrenin kendisinin sabit bir manyetik alan içinde hareket ettirilmesi ve döndürülmesi veya sabit bir devre içindeki bir mıknatıs üzerinde deneyler yapılabilir. Sonuçlar, mıknatıs veya devre hareket ettiğinde devredeki akımın görünümüyle aynı olacaktır.

Manyetik alandaki bir değişiklik bir akımın ortaya çıkmasına neden olur

Bütün bunlardan, manyetik alandaki bir değişikliğin iletkende bir elektrik akımının ortaya çıkmasına neden olduğu sonucu çıkar. Bu akım örneğin pillerden alabileceğimiz akımdan farklı değildir. Ancak ortaya çıkmasının nedenini belirtmek için böyle bir akıma indüksiyon adı verildi.

Her durumda, manyetik alanımız değişti veya daha doğrusu iletken boyunca manyetik akı değişti ve bunun sonucunda bir akım ortaya çıktı. Böylece aşağıdaki tanım türetilebilir:

Kapalı bir iletkenin devresine giren manyetik akıdaki herhangi bir değişiklikle, bu iletkende, manyetik akıyı değiştirme sürecinin tamamı boyunca mevcut olan bir elektrik akımı ortaya çıkar.

Bu derste 4 numaralı “Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi” laboratuvar çalışmasını gerçekleştireceğiz. Bu dersin amacı elektromanyetik indüksiyon olgusunu incelemek olacaktır. Gerekli ekipmanı kullanarak laboratuvar çalışması yapacağız ve bunun sonunda bu fenomeni nasıl doğru bir şekilde inceleyeceğimizi ve belirleyeceğimizi öğreneceğiz.

Amaç - çalışma elektromanyetik indüksiyon fenomeni.

Teçhizat:

1. Miliammetre.

2. Mıknatıs.

3. Makara çilesi.

4. Mevcut kaynak.

5. Reostat.

6. Anahtar.

7. Bir elektromıknatıstan bobin.

8. Kabloların bağlanması.

Pirinç. 1. Deneysel ekipman

Kurulumu yaparak laboratuvar çalışmalarına başlayalım. Laboratuvar çalışmalarında kullanacağımız devreyi monte etmek için bir çile bobinini miliampermetreye bağlayacağız ve bobine yaklaştıracağımız veya uzaklaştıracağımız bir mıknatıs kullanacağız. Aynı zamanda indüklenen akım ortaya çıktığında ne olacağını da hatırlamalıyız.

Pirinç. 2. Deney 1

Gözlemlediğimiz olguyu nasıl açıklayacağınızı düşünün. Manyetik akı gördüklerimizi, özellikle de elektrik akımının kökenini nasıl etkiler? Bunu yapmak için destekleyici şekle bakın.

Pirinç. 3. Kalıcı şerit mıknatısın manyetik alan çizgileri

Manyetik indüksiyon hatlarının kuzey kutbundan çıkıp güney kutbuna girdiğini unutmayın. Ayrıca bu çizgilerin sayısı ve yoğunlukları da duruma göre değişmektedir. farklı bölgeler mıknatıs. Manyetik alanın yönünün de noktadan noktaya değiştiğini lütfen unutmayın. Bu nedenle manyetik akıdaki bir değişikliğin kapalı bir iletkende bir elektrik akımının ortaya çıkmasına yol açtığını söyleyebiliriz, ancak yalnızca mıknatıs hareket ettiğinde bu bobinin dönüşleriyle sınırlı alana giren manyetik akı değişir. .

Elektromanyetik indüksiyon çalışmamızın bir sonraki aşaması kararlılıkla ilgilidir. indüksiyon akımının yönü. İndüksiyon akımının yönünü miliampermetre iğnesinin saptığı yöne göre değerlendirebiliriz. Yay şeklinde bir mıknatıs kullanalım ve mıknatıs yaklaştığında okun bir yöne sapacağını görelim. Mıknatıs şimdi diğer yöne hareket ettirilirse ok diğer yöne sapacaktır. Deney sonucunda mıknatısın hareket yönünün aynı zamanda indüksiyon akımının yönünü de belirlediğini söyleyebiliriz. İndüksiyon akımının yönünün mıknatısın kutbuna da bağlı olduğunu da belirtelim.

İndüksiyon akımının büyüklüğünün mıknatısın hareket hızına ve aynı zamanda manyetik akı değişim hızına bağlı olduğunu lütfen unutmayın.

Laboratuvar çalışmamızın ikinci kısmı başka bir deneyle ilgili olacak. Gelin bu deneyin tasarımına bakalım ve şimdi ne yapacağımızı tartışalım.

Pirinç. 4. Deney 2

İkinci devrede prensip olarak endüksiyon akımının ölçümüyle ilgili hiçbir şey değişmedi. Aynı miliampermetre bir bobin bobinine bağlanmıştır. Her şey ilk durumda olduğu gibi kalır. Ancak şimdi kalıcı mıknatısın hareketinden değil, ikinci bobindeki akım gücündeki değişiklikten dolayı manyetik akıda bir değişiklik elde edeceğiz.

İlk bölümde varlığı keşfedeceğiz indüklenen akım Devreyi kapatırken ve açarken. Yani deneyin ilk kısmı: anahtarı kapatıyoruz. Lütfen devrede akımın arttığını, okun bir yöne saptığını ancak anahtarın artık kapalı olduğunu ve miliampermetrenin herhangi bir elektrik akımı göstermediğini unutmayın. Gerçek şu ki manyetik akıda bir değişiklik yok, bundan daha önce bahsetmiştik. Anahtar şimdi açılırsa miliampermetre akımın yönünün değiştiğini gösterecektir.

İkinci deneyde nasıl olduğunu izleyeceğiz indüklenen akım ikinci devredeki elektrik akımı değiştiğinde.

Deneyin bir sonraki kısmı, devredeki akımın büyüklüğü bir reostat vasıtasıyla değiştirilirse endüksiyon akımının nasıl değişeceğini gözlemlemek olacaktır. Bir devredeki elektrik direncini değiştirirsek Ohm kanununa göre elektrik akımının da değişeceğini biliyorsunuz. Elektrik akımı değiştikçe manyetik alan da değişecektir. Reostatın kayan teması hareket ettiği anda manyetik alan değişir ve bu da bir endüksiyon akımının ortaya çıkmasına neden olur.

Laboratuvarı sonuçlandırmak için, bir elektrik akımı jeneratöründe indüklenen elektrik akımının nasıl oluşturulduğuna bakmamız gerekiyor.

Pirinç. 5. Elektrik akımı jeneratörü

Ana kısmı bir mıknatıstır ve bu mıknatısların içinde belirli sayıda sarım dönüşüne sahip bir bobin bulunmaktadır. Şimdi bu jeneratörün çarkını döndürürseniz, bobin sargısında endüktif bir elektrik akımı indüklenecektir. Deney, devir sayısındaki artışın ampulün daha parlak yanmaya başlamasına yol açtığını gösteriyor.

Ek literatür listesi:

Aksenovich L. A. Ortaokulda fizik: Teori. Görevler. Testler: Ders Kitabı. Genel eğitim veren kurumlar için ödenek. çevre, eğitim / L.A. Aksenovich, N.N. Rakina, K.S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - S. 347-348. Myakishev G.Ya. Fizik: Elektrodinamik. 10-11 sınıflar. İleri düzey fizik çalışmaları için ders kitabı / G.Ya. Myakishev, A.3. Sinyakov, V.A. Slobodskov. - M .: Bustard, 2005. - 476 s. Purysheva N.S. Fizik. 9. sınıf. Ders kitabı. / Purysheva N.S., Vazheevskaya N.E., Charugin V.M. 2. baskı, stereotip. - M.: Bustard, 2007.

Çalışmanın amacı: Elektromanyetik indüksiyon olayını incelemek.
Ekipman: Miliammetre, bobin bobini, yay şeklinde mıknatıs, güç kaynağı, sökülebilir elektromıknatıstan demir çekirdekli bobin, reostat, anahtar, bağlantı telleri, elektrik akımı jeneratörü modeli (sınıf başına bir adet).
İş için talimatlar:
1. Bobini miliampermetrenin kelepçelerine bağlayın.
2. Miliammetrenin okumalarını gözlemleyerek, mıknatıs kutuplarından birini bobine getirin, ardından mıknatısı birkaç saniye durdurun ve ardından onu tekrar bobine yaklaştırarak içine doğru itin (Şek. 196). Mıknatıs bobine göre hareket ederken bobinde indüklenen bir akımın oluşup oluşmadığını kaydedin; durdurulduğunda.

Mıknatıs hareket ederken bobinden geçen manyetik akı F'nin değişip değişmediğini yazın; durdurulduğunda.
4. Önceki soruya verdiğiniz yanıtlara dayanarak, bobinde indüklenen akımın ortaya çıktığı durum hakkında bir sonuç çizin ve yazın.
5. Mıknatıs bobine yaklaştığında bu bobinden geçen manyetik akı neden değişti? (Bu soruyu cevaplamak için, öncelikle manyetik akının (Ф) hangi değerlere bağlı olduğunu ve ikinci olarak aynı olduğunu hatırlayın.
bu mıknatısın yakınındaki ve ondan uzaktaki bir kalıcı mıknatısın manyetik alanının indüksiyon vektörü B'nin büyüklüğüdür.)
6. Bobindeki akımın yönü, miliampermetre iğnesinin sıfır bölümden saptığı yöne göre değerlendirilebilir.
Aynı mıknatıs kutbuna yaklaşıp uzaklaştığında bobindeki endüksiyon akımının yönünün aynı mı yoksa farklı mı olacağını kontrol edin.

4. Mıknatıs kutbuna, miliampermetre iğnesi ölçeğinin sınır değerinin yarısından fazla sapmayacak bir hızda bobine yaklaşın.
Aynı deneyi tekrarlayın, ancak mıknatısın ilk durumda olduğundan daha yüksek bir hızda.
Mıknatısın bobine göre daha yüksek veya daha düşük hareket hızında, bu bobinden geçen manyetik akı F daha hızlı mı değişti?
Bobinden geçen manyetik akı hızlı veya yavaş değiştiğinde içindeki akım daha mı büyüktü?
Son soruya verdiğiniz cevaba göre, bobinde ortaya çıkan endüksiyon akımının gücünün modülünün, bu bobinden geçen manyetik akının (F) değişim hızına nasıl bağlı olduğuna dair bir sonuç çizin ve yazın.
5. Deney düzeneğini Şekil 197'ye göre oluşturun.
6. Aşağıdaki durumlarda bobin 1'de indüklenen akımın oluşup oluşmadığını kontrol edin:
a) bobin 2'nin bağlı olduğu devreyi kapatırken ve açarken;
b) bobin 2'den doğru akım geçtiğinde;
c) reostat kaydırıcısını karşılık gelen tarafa hareket ettirerek bobin 2'den akan akımı artırarak ve azaltarak.
10. Paragraf 9'da listelenen durumların hangisinde bobin 1'den geçen manyetik akı değişir? Neden değişiyor?
11. Jeneratör modelinde elektrik akımının oluşumunu gözlemleyin (Şek. 198). Manyetik alanda dönen bir çerçevede neden indüklenen akımın ortaya çıktığını açıklayın.
Pirinç. 196