Работа № 11 Демонстрационный эксперимент при изучении электромагнитной индукции и самоиндукции

Цель работы:

• изучить содержание и методику изучении темы;

• изучить основные приборы, использующиеся при проведении демонстраций по теме;

• овладеть техникой и методикой основных демонстраций по теме.

При подготовке к работе следует:

• изучить основное содержание темы по учебнику «Физика-11», проанализировать поурочное планирование;

• познакомиться с экспериментом, предлагаемом в учебнике;

Перед выполнение работы необходимо знать:

• определение явлений электромагнитной индукции и самоиндукции;

• закон электромагнитной индукции;

• правило Ленца;

• понятие «токи Фуко» и их применение.

• обязательные демонстрации до данном теме и уметь определять их дидактическою задачу.

Опыт 1. Демонстрация явления электромагнитной индукции

О борудование: катушка на 220 в, полосовой магнит (можно дугообразный), гальванометр от вольтметра, соединительные провода.

Подключите к гальванометру от демонстрационного вольтметра катушку на 220 В. Вносите внутрь катушки магнит северным полюсом. Затем вводите магнит из катушки. Следите за показаниями гальванометра

При введении катушки

Магнит покоится в катушке

Магнит выводится из катушки

Дайте определение электромагнитной индукции

О пыт 2. Демонстрация различных проявлений явления электромагнитной индукции

Соберите цепь по схеме:L₁-катушка дроссельная (1200 витков), L₂-катушка универсального трансформатора 120 В, Г-гальванометр от вольтметра, А-амперметр (шунт на 3 А), К-ключ, R-реостат на 100 Ом.

Продемонстрируйте явление электромагнитной индукции:

- при включении и выключении тока;

- при движении одной катушки относительно другой;

- при увеличении и уменьшении силы тока в цепи.

Как на основе результатов опытов 1 и 2 обосновать, что ЭДС индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока, проходящего через контур. Сформулируйте и запишите закон электромагнитной индукции.

Опыт 3. Демонстрации правила Ленца с помощью прибора Пеатровского

Прибор состоит из двух колец, скрепленных легкой планкой и уравновешен­ных на острие. Размеры и вес обоих колец одинаковы, но одно из них разрезано.

Быстро вводите сильный магнит внутрь целого кольца. Опишите результат.

Медленно введите магнит в кольцо, придерживая кольца прибора рукой. Начинайте медленно выводить магнит из кольца. Опишите результат.

Повторите опыт с разрезанным кольцом и опишите результат

Объясните результаты опытов и сформулируйте правило Ленца.

Опыт 4. Вихревые токов в массивных проводниках

Прибор для демонст­рации вихревых токов пред­ставляет собой легкий алюминиевый диск а, вращающийся в подшипниках с очень малым трением, На диске за­креплена спиральная бронзовая пру­жина б. Внешний свободный конец при­креплен к обойме. Для этого на обойме имеется крючок. Чтобы вращение диска было заметно, на диске красной краской с обеих сторон нанесена треуголь­ная метка.

Для демонстрации дей­ствия вихревых токов ду­гообразный магнит закреп­ите в шпинделе центро­бежной машины и к по­люсам магнита приставьте диск. Расстояние между диском и полюсами магни­та должно небольшим.

Приведите магнит во вращение. Опишите поведение диска. Объясните результат опыта.

Между диском и магнитом в специальный зажим на обойме дис­ка вставьте листок тонкого картона. Повторите опыт. Опишите результат и поясните, зачем это необходимо продемонстрировать?

Опыт 5. Вихревые токи (индукционное торможение)

И спользуя универсальный трансформатор соберите маятник Вальтенгофана. Закрепите неподвижно сплошную алюминиевую пластинку к маятнику. Обеспечьте свободное качание (без задеваний) алюминиевой пластинки. Приведите маятник в колебание, подсчитайте период колебания маятника при отключенной катушке. Включите первичную обмотку трансформатора, приведите маятник в колебание, подсчитайте число колебания маятника при включенной катушке. Сделайте вывод из опыта.

Замените сплошную пластину пластиной с разрезами. Повторите с ней тот же опыт. Сравните число их колебаний при протекании тока по катушке и объясните эти опыты.

Опыт 6. Демонстрация индуктивных действий переменного тока

Оборудование: трансформатор универсальный, РНШ.

С оберите установку и подключите РНШ к катушке на 220В. На сердечник катушки наденьте поочередно алюминиевое и медное кольца. Постепенно увеличивайте напряжение и проследите за поведением колец. Отметьте значение напряжения, при котором кольца достигнут верха. Внимание, опыт нельзя проводить более 30 с. Почему? Объясните результаты опытов.

Вместо кольца на сердечник наденьте плоскую катушку с низковольтной лампочкой. Постепенно увеличивайте напряжение и следите за яркостью горения лампочки. При фиксированной яркости перемещайте катушку вверх вдоль сердечника. Сделайте вывод.