Изучение явления электромагнитной индукции.

Цель работы:изучить явления электромагнитной индукции.

Теория: Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

Оно было открыто 29 августа 1831 года Майклом Фарадеем.

Магнитное поле в каждой точке пространства характеризуется вектором магнитной индукции В. Пусть замкнутый проводник (контур) помещаем в однородное магнитное поле (см. рис.1.)

Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru

Рисунок.1.

Нормаль Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru к плоскости проводника составляет угол Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru с направлением вектора магнитной индукции Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru .

Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называется величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь S и косинус угла Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru между векторами Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru и Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru .

Ф=В S cos α (1)

Направление индуктивного тока, возникающего в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через него определяетсяправилом Ленца: возникающий в замкнутом контуре индуктивный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

Применять правило Ленца надо так:

1. Установить направление линий магнитной индукции В внешнего магнитного поля.

2. Выяснить, увеличивается ли поток магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром ( Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru Ф Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru 0), или уменьшается ( Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru Ф Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru 0).

3. Установить направление линий магнитной индукции В' магнитного поля

индуктивного тока I Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru пользуясь правилом буравчика.

При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в последнем появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС, называемые ЭДС индукции.

Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru

Приборы и оборудование: гальванометр, источник питания, катушки с сердечником, дугообразный магнит, ключ, соединительные провода, реостат.

Порядок выполнения работы:

1. Получение индукционного тока. Для этого нужно:

1.1.Используя рисунок 1.1., собрать схему, состоящую из 2х катушек, одна из которых подключается к источнику постоянного тока через реостат и ключ, а вторая располагаясь над первой, подключена к чувствительному гальванометру. (см. рис. 1.1.)

Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru

Рисунок 1.1.

1.2.Замкнуть и разомкнуть цепь.

1.3. Убедиться в том, что индукционный ток возникает в одной из катушек в момент замыкания электрической цепи катушки, неподвижной относительно первой, при этом наблюдая направление отклонения стрелки гальванометра.

1.4. Привести в движение катушку, соединенную с гальванометром, относительно катушки, подключенной к источнику постоянного тока.

1.5. Убедиться в том, что гальванометр обнаруживает возникновения электрического тока во второй катушке при всяком ее перемещении, при этом направление стрелки гальвонометра будет изменяться.

1.6. Выполнить опыт с катушкой соединенной с гальванометром (см. рис. 1.2.)

Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru

Рисунок 1.2.

1.7.Убедиться в том, что индукционный ток возникает при движении постоянного магнита относительно катушки.

1.8. Сделать вывод о причине возникновения индукционного тока в проделанных опытах.

2. Проверка выполнения правила Ленца.

2.1.Повторить опыт из пункта 1.6.(рис.1.2.)

2.2. Для каждого из 4х случаев данного опыта зарисовать схемы (4 схемы).

Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru

Рисунок 2.3.

2.3. Проверить выполнения правила Ленца в каждом случае и заполнить по этим данным таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

N опыта   Способ получения индукционного тока   Ii   Bi   В   Изучение явления электромагнитной индукции. - student2.ru Ф  
  Внесение в катушку северного полюса магнита               возрастает  
  Удаление из катушки северного полюса магнита               убывает  
  Внесение в катушку южного полюса магнита               возрастает  
  Удаление из катушки южного полюса магнита               убывает  

3. Сделать вывод о проделанной лабораторной работе.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Как должен двигаться замкнутый контур в однородном магнитном поле, поступательно или вращательно, чтобы в нём возник индуктивный ток?

2. Объясните, почему индуктивный ток в контуре имеет такое направление, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению магнитного потока его вызвавшего?

3. Почему в законе электромагнитной индукции стоит знак « - »?

4. Сквозь намагниченное кольцо вдоль его оси падает намагниченный стальной брусок, ось которого перпендикулярна плоскости кольца. Как будет изменяться ток в кольце?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12.

Наши рекомендации