Л.з. 13. Изуч. явл. эл.магнит. индукция

Лабораторное занятие 13

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель

Проверить на опыте зависимость ЭДС индукции от скорости изменения магнитного поля

Оборудование

Миллиамперметр, катушка-моток, постоянный магнит, штатив с муфтой и лапкой

Теоретическое обоснование

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле. Таким образом, число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. Поэтому изменяется магнитный поток.

В замкнутом проводящем контуре возникает ток при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром. Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, от силы магнита, от числа витков в катушке. Направление тока индукции зависит от того вносим или выносим магнит в катушку и от того, каким полюсом мы это делаем. По правилу Ленца ток индукции всегда направлен в противоположную сторону причины его вызывающей. Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван. При внесении магнита в катушку магнитный поток увеличивается, при вынесении магнита из катушки- уменьшается.

Применять правило Ленца для нахождения направления индукционного тока надо так:

1. Определить направление линий магнитной индукции внешнего магнитного поля магнита В.

2. Выяснить, увеличивается ли поток вектора магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром, или уменьшается.

3. Установить направление линий магнитной индукции магнитного поля индукционного тока В¹. Эти линии по правилу Ленца направлены противоположно линиям индукции В¹, при увеличении магнитного потока, и иметь тоже направление при уменьшении магнитного потока.

4. Зная направление линий магнитной индукции В¹, найти направление индукционного тока.

Магнитный поток обозначается- Ф. Он показывает число силовых линий индукции, пронизывающих контур. Магнитный поток равен произведению модуля магнитной индукции на площадь и косинус угла между векторами магнитной индукции и нормали к площади рамки с током. Ф=ВSCos.

Ф=В_nS.

Магнитный поток в 1 Вб создается однородным магнитным полем с индукцией 1Тл через поверхность площадью 1м², расположенный перпендикулярно вектору магнитной индукции.

Порядок выполнения работы

1. Закрепите в лапке штатива катушку и подключите ее к гнездам миллиамперметра.

2. Приближая и удаляя с разной скоростью магнит к катушке, установите по показаниям миллиамперметра, как зависит величина индукционного тока от скорости изменения магнитного поля в месте расположения катушки

3. Установите, зависит ли направление индукционного тока от положения полюсов движущегося магнита.

4. Повторите опыты, закрепив в лапке штатива магнит, приближая и удаляя к нему и от него катушку.

5. Определив направление намотки провода в катушке, направление тока в ней и направление магнитного поля магнита, проверьте справедливость правила Ленца

Содержание отчета

1. Описать схему опыта.

2. Ответить на вопросы:

--Как зависит величина индукционного тока от скорости изменения магнитного поля

--Зависит ли направление индукционного тока от полюсов магнита

3. Повторить опыт и описать свои наблюдения , закрепив в лапке штатива магнит, приближая и удаляя катушку.

4. На рисунке показать направление намотки провода, направление тока в катушке, направление магнитного поля.

5. Сделать рисунки при внесении магнита северным и южным полюсом, а затем при вынесении магнита из катушки северным и южным полюсом.

6. Объяснить, почему при остановки магнита внутри катушки индукционный ток исчезает.

Контрольные вопросы

1. Описать явление электромагнитной индукции.

2. Укажите причину возникновения индукционного тока , от чего зависит его величина и как определяется его направление.

3. Магнитный поток через контур проводника сопротивлением 3*10^-2 Ом за 2с изменился на 1,2*10^-2 Вб. Определить силу тока в проводнике, если изменение потока происходило равномерно.

4. Сила тока в контуре изменяется от1А до 4 А за время, равное 3с. При этом возникает ЭДС самоиндукции 0,1 В. Определите индуктивность катушки и изменение энергии магнитного поля, создаваемого контуром.