Лабораторна робота №10

“Вивчення явища електромагнітної індукції”

Мета роботи: Експериментально вивчити явища електромагнітної індукції та самоіндукції.

Прилади і матеріали: котушка з великою кількістю витків; дві котушки з осердями; два підковоподібні магніти; гальванометр демонстраційний; джерело постійного струму на 5...6 В; реостат на 30 Ом; реостат на 10 Ом; ключ; з'єднувальні провідники.

Вимоги безпеки під час виконання роботи

1. Будьте уважні й дисципліновані, точно виконуйте вказівки вчителя.

2. Під час проведення дослідів не допускайте граничних навантажень вимірювальних приладів.

3. Працюючи з приладами зі скла, будьте особливо обережні. Використовуйте скляний посуд без тріщин.

4. Стежте за справністю всіх кріплень у приладах і пристроях. Не доторкайтесь до обертових частин обладнання і не нахиляйтесь над ними.

5. Не доторкайтесь до елементів електричного кола, які не мають ізоляції та перебувають під напругою.

6. Після закінчення роботи, під час проведення якої використовувався електричний струм, спочатку вимкніть джерело електричного струму.

Теоретичні відомості:

Один із способів визначення індуктивності котушки базується на тому, що дросельна котушка, увімкнена в коло змінного струму, крім активного опору R, який визначається матеріалом, розмірами і температурою дротини, створює додатковий опір Х_L, який називають індуктивним. Числове значення цього опору пропорційне індуктивності L і частоті коливань , тобто

. (1)

Звідси

(2)

Якщо R мале порівняно з X_L, то значенням R можна знехтувати. Тоді за законом Ома , де U та I діючі значення напруги та сили струму. Підставляючи в (2) маємо

.

Отже, щоб визначити індуктивність котушки, потрібно виміряти напругу на її затискачах та силу струму, що проходить через цю котушку. Частота змінного струму  = 50 Гц.

Хід роботи:

1. Приєднайте котушку з 1200 витків до гальванометра. Швидко вставте магніт у ко­тушку, спостерігаючи за показами приладу. За­лиште магніт у котушці і спостерігайте за стрілкою при­ладу. Потім швидко витягніть магніт з котушки, спостерігаючи за показами гальванометра. Зробіть висновок.
2. Повільно вставте в котушку, яка замкнена на гальванометр, або витягніть з неї два магніти, складені однойменними полюсами. Повторіть дослід, збільшивши швидкість руху магнітів. З'ясуйте, в яких випадках сила індукційного струму більша, і як змінюється напрямок струму під час досліду.
3. Повторіть досліди, рухаючи котушку відносно нерухомого магніту. Зробіть висновок.
4. Послідовно до гальванометра увімкніть ще й рео­стат і приблизно з однаковою швидкістю вставляйте в ко­тушку (або витягуйте з неї) магніт: спочатку, коли реостат виведено з кола (R = 0), а потім, коли введено повністю (R = 10 Ом). Зафіксуйте покази гальванометра і зробіть висновок.
5. Зберіть електричне коло за схемою рис.1.1.

6. Використовуючи ключ, замкніть й розімкніть коло, зафіксуйте при цьому напрям відхилення стрілки гальванометра. За напрямом відхилення стрілки визначте на­прям індукційного струму, напрям індукції магнітного поля цього струму, а за полярністю джерела струму — напрям струму в первинній котушці і напрям індукції магнітного поля цього струму. Поясніть, який напрям має індукційний струм порівняно з індукуючим під, час замикання й розмикання індукуючого струму, а також під час збільшення і зменшення індукуючого струму. Перевірте виконання в цих дослідах правила Ленца.
7. Використовуючи те саме коло, повністю виведіть реостат, замкніть коло і за допомогою реостата швидко збільшить і зменшіть опір кола. Зафіксуйте  максимальне відхилення стрілки гальванометра при замиканні кола, при швидкому і повільному зменшенні опору кола. Зробіть висновок про значення ЕРС індукції в цих дослідах.
8. Вставте і вийміть з  обох котушок сталеве осердя. Весь час спостерігати за показами гальванометра. Зробіть висновок.
9. Всі спостереження і висновки запишіть у зошит.

10.         Виміряйте за допомогою ампервольтомметра активний опір дросельної котушки Складіть електричне коло за схемою, яку зображено на рис.1.1. Послідовно з'єднайте котушку, міліамперметр, ключ і джерело змінного струму (затискачі джерела електроживлення з позначкою "~"). Паралельно котушці під'єднайте вольтметр (ампервольтомметр) з межею 50 В змінного струму. Замкнувши ключ, установіть за допомогою регулятора напругу12 В і виміряйте силу струму І. Повторіть вимірювання при.

11.         інших значеннях напруг, наприклад: 10 В, 8 В, 6 В, 4 В, 2 В. Результати вимірювань запишіть у таблицю 1.1:

Таблиця 1.1

Котушка без осердя

12. Обчисліть індуктивний опір котушки і переконайтеся, що він більший за R і не залежить від напруги.
13. Розрахуйте індуктивність котушки в залежності від значень напруги.
14. Внесіть у котушку залізне осердя і повторіть дослід. Результати вимірювань запишіть у

таблицю 1.2:

Котушка з осердям

15. Порівняйте індуктивність котушки без осердя і з осердям, зробіть висновок.
16. Знайдіть магнітну проникність заліза. Для цього поділіть індуктивність котушки з осердям на індуктивність котушки без осердя.
17. Зробіть висновок.

 Контрольні запитання.?
1. Хто з учених провів ефективні досліди з електромагнітної індукції?
2. Вище описано декілька дослідів з виявлення явища електромагнітної індукції. Що у них спільного?
3. Якого висновку можна дійти з аналізу описаних дослідів?
4. Яке з описаних явищ є проявом електромагнітної індукції?
5. Який струм називають індукційним?