Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«БИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра общей физики и методики обучения физике

ИНСТРУКЦИЯ

к лабораторной работе №12

Электромагнитные явления

Бирск - 2008

Лабораторная работа № 12. Электромагнитные явления

Инструкция по выполнению работы

Цель работы: Научиться разрабатывать экспериментальные установки, проводить опыты, демонстрирующие основные элементы знаний в теме.

Задание 1. Изучите по школьному учебнику тему «Электромагнитные явления» (8 класс). Повторите основные знания, которые должны быть усвоены учащимися в этой теме и выпишите в тетрадь формулировки элементов знаний, относящихся к системе демонстрационного эксперимента в этой теме (смотри задание 3).

Задание 2. Изучите по описаниям и инструкциям следующие приборы:

1. Прибор для демонстрации вращения рамки в магнитном поле;

2. Стрелка магнитная демонстрационная;

3. Электромагнит разборный;

Задание 3. Разработайте принципиальные схемы и смонтируйте с помощью имеющихся приборов экспериментальные установки для следующих опытов:

1. Опыт Эрстеда.

2. Движение проводника с током в магнитном поле.

3. Движение рамки с током в магнитном поле.

4. Получение индукционного тока.

5. Демонстрация принципа действия электродвигателя и генератора

Задание 4. Подготовьтесь к проведению экспериментов с собранными ЭУ по следующему плану:

1. Цель эксперимента;

2. Метод проведения эксперимента;

3. Проектирование и конструирование ЭУ (или описание готовой ЭУ);

4. План проведения эксперимента;

5. Анализ полученных результатов;

6. Вывод из опыта;

7. Эмпирический вывод;

8. Теория эксперимента.

Задание 5. Подготовьте письменный отчет по выполнению лабораторной работы, включив в него:

1. Название работы; Цель работы;

2. Результаты выполнения задания №1;

3. Результаты выполнения задания 2.

4. Описание экспериментов по указанному в задании 4 плану с рисунками ЭУ.

Описания приборов, используемых в теме

Прибор для демонстрации вращения рамки в магнитном поле (Рис. 33а) служит для изучения принципа действия электродвигателя, генератора электрического тока и других опытов, в которых имеется рамка, вращающаяся в магнитном поле. Основной частью прибора является рамка, намотанная эмалированным проводом. Концы провода соединены с гнездами, находящимися в колодке, которая жестко укреплена на рамке. На колодке имеется латунный подшипник. На противоположной от колодки стороне рамки смонтирована ось.. Прибор снабжен съемными кольцами и коллектором в виде полуколец. Рамку устанавливают между Г-образной стойкой и подпятником, укрепленным на деревянной подставке. На под­ставке смонтированы также зажимы и щеткодержатели. Щетки можно пе­ремещать по вертикали при отпущенных стопорных винтах.

Для проведения опытов в гнезда рамки вставляют штекеры либо ко­лец, либо полуколец, а рамку устанавливают между стойкой и подпятни­ком. Щетки устанавливают так, чтобы они плотно прилегали к кольцам. Кольца и щетки предварительно зачищают мелкой наждачной бумагой.

Прибор можно применять в другом варианте, подвешивая рамку меж­ду полюсами магнита (рис. 336). Предварительно нужно сделать гибкий шнур длиной 1—1,2 м, на одном конце которого смонтировать сетевую вилку или два штекера, а на другом — наконечники для подключения к зажимам. Прибор удобно применять в сочетании с набором постоянных магнитов. Для удержания магнитов служат самодельные держатели. Маг­ниты укладывают в пазы держателей так, чтобы одноименные полюсы бы­ли направлены в одну сторону. Держатели устанавливают с двух сторон от рамки так, чтобы расстояние между рамкой и магнитами было несколько миллиметров.

Электромагнит разборный (рис. 34) предназначен для демонстрации устройства и действия электромагнита, а также для других опытов по электромагнетизму.

Прибор состоит из П-образного сердечника 1, двух катушек 2 и якоря с крючком 3. Каждая катушка намотана на пластмассовый каркас медным изолированным проводом и содержит 510 витков. Концы катушки выведены на зажимы. На каркасе катушки нанесены стрелки, указывающие направление витков и позволяющие судить о направлении тока через катушку при соответствующем подключении катушки к источнику тока. На бортиках каркаса имеются пазы 4, позволяющие удерживать катушку на сердечнике с помощью шпильки 5. На П-образном сердечнике смонтирован стержень, с помощью которого электромагнит можно укреплять в муфте штатива.

Если в опытах применяют одновременно две катушки, надетые на сердечник, то источник тока нужно подключать внимательно. Провод меж­ду катушками нужно подсоединить так, чтобы концы сердечника были раз­нополюсными. Ориентироваться следует по стрелкам на корпусах катушки. Электромагнит разборный можно применять в разных опытах. Напри­мер, при демонстрации электрического звонка можно собрать модель элек­трического вибратора с применением электромагнита, Якорем в этой уста­новке служит стальная линейка длиной около 30 см, которую одним кон­цом укрепляют в зажиме. Линейку устанавливают на расстоянии 1—1,5 см от полюсов электромагнита. Рядом располагают изолирующий штатив с острием, упирающимся в линейку. Такая цепь моделирует работу электри­ческого звонка.

Стрелка магнитная демонстрационная (рис. 35) предназначена для демонстрации взаимодействия магнитных полюсов, определения направления магнитного поля и других опытов по электромагнетизму.

Маг­нитную стрелку устанавливают на острие отдельной подставке. На середи­не стрелки запрессовано латунное гнездо с подпятником для насаживания на иглу. Северный полюс стрелки окрашен в синий цвет, а южный—в красный. Для транспортировки и хранения стойку с острием вынимают из основания и вместе со стрелкой укладывают в коробку. В комплект входят две стрелки. При работе с прибором необходимо соблюдать меры предос­торожности: надевать стрелку на острие иглы следует без усилия (в про­тивном случае подпятник можно разрушить).