25
Лабораторна робота №9
Тема: Вивчення явища електромагнітної індукції.
Мета: Дослідити явища електромагнітної індукції - утворення електричного струму в
електричному контурі за допомогою магнітного поля; встановити, від чого
залежать напрям і сила цього індукційного струму.
Обладнання: Міліамперметр; джерело живлення; котушки з осердям; дугоподібний
магніт; вимикач кнопковий; з'єднувальні провідники; магнітна стрілка
(компас); реостат.
Теоретичні відомості
Електромагнітна індукція — явище створення в просторі вихрового електричного
поля змінним магнітним полем.
Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було
відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого
явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму.
Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й
віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до
рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище
проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним
провідником.
Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його
рівнянням:
.
t
N
де
— електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному
магнтіному полі, у вольтах
N — кількість витків у котушці
F — магнітний потік у веберах
Напрям індукованого поля визначається правилом Ленца.
Індукційний струм, який виникає в замкнутому провідниі має такий напрямок, що його
магнітне поле компенсує ту зміну магнітного потоку, яка викликала цей струм.
Хід роботи
1. Вставте в одну з котушток залізне осердя, закріпивши його гайкою. Через
міліамперметр, реостат і вимикач приєднайте цю котушку до джерела живлення.
Вимикачем увімкніть струм і за допомогою магнітної стрілки (компаса) визначте магнітні
полюси котушки із струмом. Зафіксуйте, в який бік відхиляється при цьому стрілка
міліамперметра. У процесі виконання роботи магнітні полюси котушки зі струмом можна
визначити за напрямом відхилення стрілки міліамперметра.
2. Від'єднайте від кола реостат і вимикач, замкніть міліамперметр на котушку, зберігаючи
порядок з'єднання їхніх клем.
3. Приставте осердя до одного з полюсів дугоподібного магніту і вставте в котушку,
спостерігаючи одночасно за стрілкою міліамперметра.
4. Повторіть спостереження, виймаючи осердя з котушки, а також змінюючи полюси
магніту.
26
5. Накресліть схему досліду і перевірте правило Ленца для кожного випадку.
6. Розмістіть другу котушку поряд з першою так, щоб їхні осі збігалися.
7. Вставте в обидві котушки залізні осердя і через вимикач приєднайте котушку до
джерела струму.
8. Замикаючи і розмикаючи вимикач, спостерігайте відхилення стрілки міліамперметра.
9. Накрееліть схему досліду і перевірте, як виконується правило Ленца.
10. За результатами досліджень зробіть висновок.
Контрольні запитання
1. За якої умови індукується електричний струм?
2. Від чого залежить напрям індукційного струму і як його можна визначити?
3. Від чого залежить сила індукційного струму? ерс індукції?
4. Магнітний потік через незамкнене коло змінюється. Що виникатиме в провідниках
кола? Що виникатиме в навколишньому просторі?
5. Дві котушки мають однакові розміри і однакову кількість витків, намотаних з
дроту однакового перерізу, але з різного матеріалу: одна з міді, інша з ні хрому. Яка ЕРС і
сила індукційного струму виникне в цих котушках за однакової швидкості зміни
магнітного потоку?
27
Лабораторна робота № 10
Тема: Вивчення прискорення вільного падіння за допомогою математичного маятника.
Мета: Визначити прискорення вільного падіння в даному місці Землі за допомогою
математичного маятника.
Обладнання: штатив з муфтою і кільцем; кулька з отвором; нитка; годинник з секундною
стрілкою або секундомір; вимірювальна стрічка з міліметровими поділками.
Теоретичні відомості
З формули періоду коливань математичного маятника
g
l
T
2
можна визначити
прискорення вільного падіння:
;
4
2
2
T
l
g
Для визначення g треба знати довжину маятника l і період його коливань T. Довжину
маятника можна виміряти безпосередньо, а період коливань обчислити за формулою:
;
N
t
T
де N- число коливань за час t. Тоді
;
4
2
2
2
t
lN
g
Рисунок 1.
Хід роботи
1. Встановіть штатив на краю столу. Біля його вертикального кінця за допомогою
муфти закріпіть кільце і підвісьте до нього кульку на нитці. Кулька повинна знаходитися
на відстані 1-2 см від підлоги (рис. ).
2. Відхиліть маятник від положення рівноваги на 5-8 см і відпустіть його.
3. Зафіксуйте час 20-30 повних коливань маятника.
4. Стрічкою виміряйте довжину маятника l.
5. За формулою ;
4
2
2
2
t
lN
g
обчисліть прискорення вільного падіння.
6. Дослід повторіть двічі для трохи менших довжин маятника і більшого числа
коливань.
