Лабораторная работа 4. Изучение явления ЭМИ

«Верховным судьей всякой

физической теории является опыт…»

Лев Давидович Ландау

Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции.

Оборудование: миллиамперметр, катушка-моток, магнит, источник питания, катушка с железным сердечником от разборного электромагнита, реостат, ключ, провода соединительные, модель генератора электрического тока.

Прежде чем приступить к выполнению работы, вспомним основные положения, касающиеся явления электромагнитной индукции.

Явление электромагнитной индукции заключается в том, что при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока.

Полученный таким способом ток называется индукционным током.

Значение индукционного тока не зависит от причины изменения магнитного потока.  Существенное значение имеет лишь скорость его изменения.

Порядок выполнения работы.

Для проведения первого опыта понадобится: катушка-моток, миллиамперметр и магнит.

Для начала необходимо подключить катушку к зажимам миллиамперметра.

Затем, наблюдая за показаниями миллиамперметра, необходимо подвести один из полюсов магнита к катушке, потом на несколько секунд остановить магнит, а затем вновь приблизить его к катушке, вдвигая в нее. Запишите в лабораторные тетради, возникал ли в катушке индукционный ток во время движения магнита относительно катушки; во время его остановки?

На основании ответов сформулируйте и запишите вывод о том, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.

Подумайте, почему при приближении магнита к катушке магнитный поток, пронизывающий эту катушку, менялся?

Для того, чтобы правильно ответить на этот вопрос посмотрите на вспомогательный рисунок и вспомните, от каких величин зависит магнитный поток и одинаков ли модуль вектора индукции магнитного поля постоянного магнита вблизи этого магнита и вдали от него.

Следующий этап исследования электромагнитной индукции связан с определением направления индукционного тока. О направлении индукционного тока можно судить по тому, в какую сторону отклоняется стрелка миллиамперметра. Воспользуемся магнитом и увидим, что при приближении магнита стрелка отклонится в одну сторону. Если теперь магнит двигать в другую сторону, стрелка отклонится в другую сторону. В результате проведенного эксперимента сделайте вывод, как взаимосвязаны направления движения магнита и индукционного тока.

Вторая часть лабораторной работы связана будет с другим экспериментом. Схема эксперимента представлена на рисунке.

В данной схеме изменение магнитного потока будет получаться не за счет движения постоянного магнита, а за счет изменения силы тока во второй катушке.

В первой части необходимо исследовать наличие индукционного тока при замыкании и размыкании цепи.

Проверьте, возникает ли в катушке-мотке 1 индукционный ток в следующих случаях: 1) при замыкании и размыкании цепи, в которую включена катушка 2; 2) при протекании через катушку 2 постоянного тока.

Следующая часть опыта заключается в том, чтобы проследить, как будет изменяться индукционный ток, если менять величину тока в цепи за счет реостата. Известно, что если изменять электрическое сопротивление в цепи, то, следуя закону Ома, будет меняться и электрический ток. Раз изменяется электрический ток, будет изменяться магнитное поле.

Проследите, как меняется индукционный ток при увеличении и уменьшении силы тока, протекающего через катушку 2, путем перемещения в соответствующую сторону движка реостата. Сделайте вывод о том, почему меняется магнитный поток, пронизывающий катушку 1?

В заключение лабораторной работы необходимо посмотреть на то, как создается индукционный электрический ток в генераторе электрического тока.

Главная часть генератора — это магниты, а внутри этих магнитов располагается катушка с определенным количеством намотанных витков. Если вращать колесо этого генератора, то в обмотке катушки будет наводиться индукционный электрический ток.

– Самостоятельно объясните, почему в рамке, вращающейся в магнитном поле, возникает индукционный ток.

– Проследите, меняется ли яркость лампочки при уменьшении или увеличении скорости вращения колеса генератора.

В конце работы подведите итоги и сделайте общий вывод о том, как и от чего зависит индукционный ток.