KNOWLEDGE HYPERMARKET


Додаток до теми: Електромагнітна індукція. Магнітний потік. Закон електромагнітної індукції. Напрям індукційного струму. Правила Ленца

Додаток до предмету Фізика 11 клас
Тема: Електромагнітна індукція. Магнітний потік. Закон електромагнітної індукції. Напрям індукційного струму. Правила Ленца

Надіслано Вікторією Пилипенко , вчителем Фізики.

 

Електромагнітна індукція - магніт який можна вставити у котушку: можна змінити силу магніта, полярність, показати компас чи вимірювач індукції магнітного поля, використомувати у якості індикатора лампочку чи вольтметр, змінити кількість витків, змінити радіус котушки, показати рух електронів;
електромагніти - котушка з током: можна використовувати джерело постійного струму або змінного, змінювати кількість витків, показувати силові лінії магнітного поля, компас, вимірювач індукції магнітного поля, електрони, модель можна поставити на паузу та дивитися перебіг явища крок за кроком;
трансформатор - дві поряд розташовані котушки: можна обрати джерело постійного чи змінного струму, для джерела змінного струму змінити частоту та амплітуду коливань, змінити кількість витків, показати компас, вимірювач індукції магнітного поля, силові лінії магнітного поля, електрони, в якості індикатора індукції обрати лампочку або вольтметр, змінити кількість та радіус витків, показати електрони, модель можна поставити на паузу та дивитися перебіг явища крок за кроком;
генератор змінного струму - вода з крану падає на водяне колесо до якого прикріплено магніт, в котушці поряд з'являється струм: можна змінити силу магніта, показати силові лінії магнітного поля, компас, вимірювач індукції магнітного поля, використовувати в якості індикатора лампочку або вольтметр, змінити кількість витків та їх радіус, модель можна поставити на паузу та дивитися перебіг явища крок за кроком.
Постійні магніти
Mg.jpeg
Показуємо магніт та компас. Чому відбувається взаємодія? Після вивчення електричних явищ учні полюбляють казати, що магніт має електричний заряд, тому треба розвіяти цю думку реальним експериментом (наприклад, піднести магніт до елеткроскопу і показати відсутність заряду). Висновок такий: щось схоже на електричне поле, але не воно, назвали магнітне поле.
Що таке полюси магніту? Тут також потрібен реальний експеримент. Занурюємо магніт в залізні ошкурки та показуємо, що вони прилипли тільки до певних місць магніту, які і називають полюсами.
Показуємо на моделі притягування протилежних та відштовхування однакових полюсів.
Як дослідити магнітне поле? Оскільки воно проявляє себе дією на інші магніти, то в якості приладу використаємо магніт. За напрям магнітного поля приймають північний напрям стрілки. Переміщуючі компас біля магніту можна скласти враження про конфігурацію магнітного поля, але складно. Краще використовувати для цього багато маленьких магнітних стрілочок (наприклад, залізні ошкурки). Включаємо відображення силових ліній магнітного поля і спостерігаємо, що всі разом ці стрілочки розташовані певними лініями які і називають силовими лініями магнітного поля. Малюємо у зошитах конфігурацію магнітного поля постійного магніта, показуємо напрям силових ліній, розв'язуємо задачі на закріплення.
Електромагнітна індукція
Mg2.jpeg
Недоліком моделі є неможливість провести кількісні вимірювання.
Рухаємо магніт та спостерігаємо спалахи лампи. Це і є зовнішня проява явища електромагнітної індукції.
Чому світиться лампа? Бо через лампу проходить електричний струм.
Звідки з'являється електричний струм? У всіх попередніх випадках електричний струм з'являвся внаслідок дії електричного поля зарядів на кінцях провідника.
А в цьому випадку так само? Ні, тут є тільки магніт і його магнітне поле.
Чи може магнітне поле діяти на електричні заряди? Ні. На електричні заряди діє тільки електричне поле.
Залишається припустити, що змінне магнітне поле (магніт ж бо рухається) створює електричне поле. Електричне поле у свою чергу змушує рухатися електрони провідника.
Таким чином, електромагнітна індукція це фізичне явище, що полягає у створенні електричного поля змінним магнітним полем.
Змінимо такий недосконалий індикатор струму як електрична лампочка на гальванометр і спробуємо з'ясувати залежність явища від різних параметрів.
Будемо міняти силу магнітного поля, швидкість руху магніту, полярність, площу рамки - чим швидше змінюється магнітне поле, тим більше електричне поле і, відповідно, сила струму.
Змінемо кількість витків у котушці - чим більша кількість, тим більше електричне поле та струм.
де
— електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнтіному полі, у вольтах
N — кількість витків у котушці
Φ — магнітний потік у веберах
Правило Ленца
Попередню модель можна використати і для ілюстрації правила Ленца, але:
1. В моделі показується рух електронів, а не напрям електричного струму, що ускладнює розуміння.
2. Магнітне поле котушки із струмом не показується, що ускладнює розуміння
3. Втрачається можливість продемонструвати приклад логічного мислення на основі закону збереження енергії.
Електромагніти
Mg3.jpeg


За допомогою моделі можна показати наявність та конфігурацію магнітного поля котушки із струмом, залежніжність магнітного поля від сили струму та кількості витків.
Можна показати і правило правої руки, але в моделі відображається рух електронів, а не напрям струму.
Трансформатор

Mg4.jpeg

У замкненому контурі, що знаходиться в змінному магнітному полі з'являється електричний струм. Якщо будемо створювати магнітне поле не постійним магнітом, а іншою котушкою із струмом, то отримаємо найпростіший трансформатор. За допомогою трасформатора, змінюючи кількість витків котушок, можна змінювати силу струму або напругу.
Якщо замість джерела постійного струму до первинної котишки під'єднати джерело змінного струму, то у вторинній котушці буде існувати змінний струм. Якщо змусити магніт постійно рухатися біля котушки таким чином, щоб змінювалося магнітне поле, то отримуємо джерело змінного струму.
Генератор
Mg5.jpeg




 

Предмети > Фізика і астрономія > Фізика 11 клас > Електромагнітна індукція. Магнітний потік. Закон електромагнітної індукції. Напрям індукційного струму. Правила Ленца > Електромагнітна індукція. Магнітний потік. Закон електромагнітної індукції. Напрям індукційного струму. Правила Ленца.інше