Лабораторна робота № 1 Тема. Вивчення явища електромагнітної індукції

Мета: експериментально вивчити явище електромагнітної індукції, встановити шляхом досліду всі істотні особливості цього явища, навчитись користуватись правилом Ленца.

Обладнання: міліамперметр або гальванометр, джерело постійного струму, котушки з осердями, дугоподібний магніт, вимикач, з’єднувальні дроти, магнітна стрілка, реостат, штативи.

Теоретичні відомості

Явище виникнення електричного струму в замкнутому провіднику в разі зміни магнітного поля є одним із проявів електромагнітної індукції.

Електричний струм, який виникає в замкнутому провіднику в змінному магнітному полі, називають індукційним. Його напрямок залежить від характеру зміни магнітного поля. Зі збільшенням магнітної індукції він має один напрямок, зі зменшенням — протилежний.

Для визначення напрямку індукційного струму є загальне правило – закон (правило) Ленца: індукціний струму замкнутому контурі має такий напрям, що створений ним магнітний потік через площу, обмежену контуром, прагне компенсувати ту зміну магнітного потоку, яка викликає даний струм.

Хід роботи

1. Підключити котушку з великою кількістю витків до міліамперметра. Швидко вставити магніт у котушку, спо­стерігаючи за показаннями міліамперметра. Залишити магніт у котушці і

Рис. 1

спостерігати за стрілкою приладу (рис.1а). Швид­ко вийняти магніт з котушки, спостерігаючи за показання­ми міліамперметра (рис.1б).

2. Повторити досліди, рухаючи котушку відносно нерухомого магніту.

3. Повільно вставити в котушку або вийняти з неї один, а потім два магніти, складені однойменними полюсами. Повторити дослід, збільшивши швидкість руху магнітів. З'ясу­вати, в яких випадках сила індукційного струму більша.

4. До міліамперметра послідовно приєднати ще й реостат і приблизно з однаковою швидкістю вставляти в котушку (або виймати з неї) два магніти: спочатку, коли реостат виведено з кола (R=0), а потім, коли введено повністю (R=30 Ом). Зафіксувати показання міліамперметра і зробити висновки.

5. Швидко вставити магніт в котушку, під'єднану до раніше складеного кола. За відхиленням стрілки міліамперметра визначити напрям індукційного струму та напрям індукції магнітного поля цього струму. Визначити напрям індукції магнітного по­ля індукційного струму під час віддалення магніту. Переко­натися, що в обох випадках правило Ленца виконується.

6. Видалити з раніше використаного електричного кола реостат (рис.2). Другу котушку підключити послідовно з вимикачем до джерела струму. Надіти обидві котушки на спільне осердя. Замикаючи і розмикаючи коло, спостерігати за показаннями міліамперметра. З'ясувати, в яких випадках індукується струм.

Рис. 2

7. Видалити з котушок осердя. Замкнути коло котушки, з’єднаної з джерелом струму. Одну з котушок привести у вертикальний рух (рис.3), простежити за відхиленням стрілки гальванометра, зробити висновок.

Рис. 3

8. Використовуючи те ж саме коло (рис.4), замкнути й розімкну­ти його. За напрямом відхилення стрілки визначити напрям індукційного струму, напрям індукції магнітного поля цього струму, а за полярністю джерела струму — напрям струму в первинній котушці і напрям індукції магнітного поля цього струму. Пояснити, який напрям має індукційний струм порівняно з індукуючим під час замикання й розмикання кола. Перевірити виконання в цих дослідах правила Ленца.

Рис. 4

9. Використовуючи те ж саме коло (рис.5), але з реостатом, підключеним до котушки з меншою кількістю витків послідовно, повністю вивести ре­остат, замкнути коло. За допомогою реостата швидко збіль­шити і повільно зменшити опір кола. Відмітити максимальне відхи­лення стрілки міліамперметра під час замикання кола, під час швидкого збільшення і повільного зменшення опору кола. Зробити висновок про значення ЕРС індукції в цих дослідах.

Рис. 5