Лабораторна робота № 2 "Спостереження явища електромагнітної індукції" з використанням цифрової лабораторії ITM/

Лабораторна робота № 2 «Спостереження явища електромагнітної індукції» в 9 класі з використанням цифрової лабораторії ITM.

Вчитель фізики Оріхівської гімназії №1 «Сузірʼя»

Середа Сергій Васильович

Тема. Спостереження явища електромагнітної індукції.

Мета: дослідити умови виникнення індукційного струму в замкненій котушці; з’ясувати чинники, від яких залежать сила та напрямок індукційного струму.

Обладнання: два штабові магніти, дротяна котушка – моток на каркасі, цифрова лабораторія ITM з датчиком «Амперметр ±10 мА», персональний комп’ютер, проектор, електронна дошка.

Виконання роботи.

1. Перед  виконанням  роботи згадайте:

  1) вимоги  безпеки під час роботи  з електричними колами;

  2) правила, яких необхідно дотримуватися під час вимірювання сили струму

                 амперметром;

  3) як залежить сила індукційного струму від швидкості зміни  магнітного поля;

  4) від чого залежить напрямок індукційного струму.
2. Учні виконують завдання. Переносять  рисунки 1 – 4 до зошита  й  для кожного  випадку: 

  1) позначають магнітні полюси  котушки;

  2) визначають та вказують напрямок індукційного струму в котушці.

3. Складаємо коло , приєднавши проводи котушки до клем міліамперметра лабораторії.

    В налаштуваннях програми ITMLab розділу «Активізація вимірювання» виставляємо час

    вимірювання нескінченний, а період вимірювання 200 мкс.

4. На одному з торців котушки поставимо маркером мітку.

ЕКСПЕРИМЕНТ 1.

Учні в зошитах креслять таблицю 1:

Таблиця 1

У вікні програми ITMLab «Хід експерименту» активізуємо процес вимірювання. Утримуючи котушку та магніт в руках, послідовно проводимо досліди 1-3 таблиці 1. Зупиняємо процес вимірювання. Аналізуючи  графік залежності сили індукційного струму від часу, який вивівся на дошку після припинення вимірювання, учні записують конкретні значення сили струму в останню колонку таблиці, вказуючи при цьому знак (напрямок) струму (рис.5).

Рис. 5. Графік залежності сили індукційного струму від часу до дослідів 1-3.

Знову активізуємо процес вимірювання та проводимо аналогічні дії для дослідів 4-6.Отримуємо графік залежності I_інд від часу (рис.6). учні записують в таблицю відповідні значення сили струму.

Рис. 6. Графік залежності сили індукційного струму для дослідів 4-6.

В налаштуваннях програми    виставляємо час  вимірювання 10 с, а період вимірювання 100 мс. Проводимо дослід 7. Отримуємо графік залежності сили індукційного струму від часу (рис.7). Аналізуючи графік, учні записують в таблицю 1 значення сили стуму.

Рис. 7. Графік залежності сили індукційного струму для досліду 7.

Проводимо дослід 8. З отриманого графіку залежності I_інд(t) учні в таблиці вказують силу струму (рис.8)

Рис. 8. Графік залежності сили індукційного струму для досліду 8.

Учні аналізують таблицю 1 і формулюють висновок, у якому зазначають:

1) за яких умов у замкненій котушці виникає індукційний струм;

2) як змінюється напрямок індукційного струму в разі зміни напрямку руху магніту;

3) як змінюється напрямок індукційного струму в разі зміни полюса магніту, який наближають або віддаляють від котушки.

ЕКСПЕРИМЕНТ 2.

Учні в зошитах зображують таблицю 2:

Таблиця 2

В налаштуваннях програми ITMLab  виставляємо час вимірювання нескінченний, а період вимірювання 200 мкс.

Утримуючи котушку та магніт у руках, виконуємо досліди 1-2. З графіку залежності І_інд(t) учні визначають покази та заносять їх до таблиці 2. Для досліду 1 – перший додатній пік, для досліду 2 – другий додатній пік (рис.9).

Рис. 9. Графік залежності сили індукційного струму для дослідів 1-2 таблиці 2.

Аналогічно проводимо досліди 3-4 (рис.10).

Рис. 10. Графік залежності сили індукційного струму для дослідів 3-4 таблиці 2.

Учні аналізують таблицю 2 і формулюють висновок, в якому зазначають:

1) як залежить сила індукційного струму від швидкості відносного руху магніту та котушки;

2) як залежить сила індукційного струму від значення індукції зовнішнього магнітного поля, зміна якого спричиняє появу струму в котушці.

Лабораторна робо складена на основі підручника: Фізика: підруч. для 9 кл. загальноосвіт. навч. закл. / [В.Г.  Барʼяхтар, С.О. Довгий, Ф.Я. Божинова, О.О. Кірюхіна] ; за ред. В.Г. Барʼяхтара, С.О. Довгого. – Харків : Вид-во «Ранок», 2017. – 272 с.