Embed Size (px)
Citation preview
Бойко Анджела Артурівна, вчитель фізики Жовтоводської СЗШ № 10 з профільними класами
Що називається електромагнітною індукцією ?
Який струм називається індукційним? Від чого залежить напрям індукційного
струму?Про що свідчить явище
електромагнітної індукції ?
Який зміст закону електромагнітної індукції ?
Винайдення теплової та механічної дії струму відкрило широкі перспективи використання електричної енергії в
нагрівальних приладах та електродвигунах, які є джерелом механічної енергії.
Гальванічні елементи та акумулятори були малопотужні джерелами струму і не могли бути використані для перетворення енергії струму в інші види енергії у промислових
масштабах, тому виникла необхідність створювати нові джерела електричної
енергії.
Дослід Х. Ерстеда, яким започатковано теорію електромагнетизму показав, що електричний струм створює магнітне поле. А чи можна здійснити зворотний процес, тобто за допомогою магнітного поля створити електричний струм? 1831 року після понад 16 тисяч дослідів англійський фізик і хімік М. Фарадей ввів в обіг термін “магнітне поле” та одержав електричний струм за допомогою магнітного поля постійного магніту.
Дослід 1. Приєднаємо до гальванометра довгий гнучкий провідник і помістимо його між полюсами магніту. Якщо провідник і магніт нерухомі, то струму в провіднику немає. Як тільки почнемо рухати провідник, то гальванометр відразу фіксує в провіднику наявність струму. Якщо під час руху провідника в одному напрямку стрілка гальванометра відхиляється, наприклад, вправо, то під час руху в зворотному напрямку стрілка відхиляється вліво,що свідчить про зміну напрямку струму в провіднику.Струм у провіднику утворюється і тоді, коли переміщувати магніт відносно провідника.
Демонстрація. Виникнення індукційного струму в провіднику
в змінному магнітному полі.
Дослід 2. Візьмемо котушку, помістимо в неї постійний магніт і з’єднаємо котушку з гальванометром (рис. а). Виймаючи магніт з котушки помітимо, що під час руху магніту стрілка гальванометра відхилилася ліворуч (рис. б). Але як тільки рух магніту припиняється, стрілка приладу повернеться на нульову позначку. Тепер уведемо магніт у котушку. Під час руху магніту стрілка гальванометра знову відхиляється, тільки в іншому напрямку - праворуч (рис. в). Після припинення руху магніту стрілка повертається на нульову позначку. Таким чином, електричний струм у котушці виникає тільки тоді, коли магніт рухається відносно котушки. Слід зазначити, що не тільки рух магніту відносно нерухомої котушки викликає в останній електричний струм. Явище виникнення електричного струму в замкненій котушці можна спостерігати, якщо рухати саму котушку відносно нерухомого магніту.
Демонстрація. Виникнення струму в котушці при взаємодії зі штабовим магнітом.
Дослід 3. Котушки А і В надінемо на спільне осердя. Котушку В через реостат приєднаємо до джерела струму, а котушку А замкнемо на гальванометр. Якщо тепер пересувати повзунок реостата, то в момент збільшення і зменшення сили струму в котушці В через котушку А буде йти електричний струм. Стрілка гальванометра при збільшенні сили струму в котушці В відхилятиметься в один бік, а при зменшенні - в інший. Струм у котушці А буде виникати також у моменти замикання (або розмикання) кола котушки В.
Розглянемо інший випадок. Візьмемо дві котушки різних діаметрів, так щоб одна з них могла вільно входити в іншу. Верхню котушку приєднаємо до джерела постійного струму, а нижню до гальванометра. Під час введення чи виведення верхньої котушки в нижню спостерігаємо відхилення стрілки гальванометра, що свідчить про виникнення струму в нижній котушці при взаємодії з котушкою зі струмом.
Демонстрація. Виникнення струму при взаємодії котушок
1.Якщо замкнуту котушку перетинає магнітне поле, яке змінюється, то в ній виникає електричний струм.
2. Напрям струму при збільшенні та зменшенні магнітного поля протилежний.
3. Рух магніту відносно котушки не є умовою виникнення струму. Рухаючи магніт, ми, тим самим, змінюємо магнітне поле, в якому перебуває котушка.
Електромагнітна індукція. Усі розглянуті досліди - це сучасний варіант тих, які протягом 10 років здійснював Майкл Фарадей, перш ніж дійти висновку:електричний струм у замкненому контурі виникає тільки тоді, коли магнітне поле, що пронизує його, змінюється.Поле зі змінною густотою і напрямом силових ліній називають неоднорідним.
Явище виникнення в замкнутому провіднику електричного струму при перетині цим провідником ліній магнітного поля називають електромагнітною індукцією. Струм, що виникає при цьому, називають індукційним.Індукційний струм — електричний струм, що виникає у провідному контурі при зміні магнітного потоку через цей контур внаслідок явища електромагнітної індукції.Значення індукційного струму тим більше, чим більша швидкість зміни магнітного поля.Індукційний струм в прямолінійному провіднику. Правило правої руки для визначення напрямку індукційного струму в прямолінійному провіднику: якщо долоню правої руки розмістити так, щоб у неї входили лінії магнітного поля, а відведений під прямим кутом великий палець указував напрям руху провідника, то витягнуті чотири пальці руки визначають напрям індукційного струму в провіднику.
Індукційний струм в провідному кільці. Індукційний струм, що виникає в замкнутому контурі, своїм магнітним полем протидіє зміні магнітного потоку, який збуджує даний струм. Індукційний струм у замкненому провіднику завжди має такий напрям, що створюваний цим струмом власний магнітний потік протидіє тим змінам зовнішнього магнітного потоку, які збуджують індукційний струм. Його встановив російський фізик Е. Х. Ленц 1833 року.
Відео. Прилад Петровського
Еміль Ленц (1804-1865)
Явище електромагнітної індукції використовують у механічних джерелах електричного струму - генераторах електричної енергії, без яких неможливо уявити сучасну електроенергетику. У таких генераторах механічна енергія перетворюється на електричну.Щоб зрозуміти принцип дії генератора, звернемося до досліду. Візьмемо рамку, що складається з кількох витків дроту, і обертатимемо її в магнітному полі постійного магніту. У рамці виникне електричний струм, наявність якого доводить світіння лампи.
Під час обертання рамки кількість магнітних ліній, що її пронизують, то збільшується, то зменшується. Отже, магнітне поле, що пронизує рамку, постійно змінюється, що й спричиняє появу в рамці індукційного струму. Генератори електричного струму мають практично таку саму будову, що й електродвигуни. Але за принципом дії генератор - це електричний двигун “навпаки”.
Встановити напрямок ліній
індукції зовнішнього магнітного поля
З’ясувати збільшується чи зменшується потік
зовнішнього поля через поверхню
Встановити напрямок ліній магнітної індукції
магнітного поля індукційного струму
Визначити напрямок індукційного струму (правило буравчика)
Під дією пари (на теплових, атомних електростанціях) або води , що падає з висоти (на гідроелектростанціях), ротор генератора починає швидко обертатися. Унаслідок цього магнітне поле, що пронизує обмотку статора, змінюється і в обмотці виникає електричний струм. Вітрова електростанція (ВЕС) — електростанція, яка за допомогою вітрової турбіни перетворює механічну енергію вітру на електричну. Вітрові електростанції — це система відновлюваної енергетики, оскільки вітер — відновлюване джерело енергії. Проте вона має ряд недоліків. Вітер дме майже завжди нерівномірно. Отже, генератор буде працювати теж нерівномірно, струм буде вироблятися змінної потужності, а то й зовсім зникне, що й ускладнює використання даного виду електростанцій.Після низки перетворень цей струм подається до споживача електричної енергії.
Явище електромагнітної індукції лягло в основу сучасної електротехніки й радіотехніки.Електродинамічний мікрофон. Звукові хвилі, падаючи на діафрагму, спричиняють її коливання. Разом з діафрагмою в проміжку магніту перпендикулярно до силових ліній магнітного поля коливається котушка і в її витках виникає індукційний струм. Збуджуваний струм в котушці змінюватиметься як за значенням, так і за знаком. Таким чином, звукові хвилі в мікрофоні збуджують змінний струм, який передається про водами до звукопідсилювальної і звукозаписуючої апаратури та апаратури, в якій коливання електричного струму знову перетворюються в звукові. Електродинамічний мікрофон з рухомою котушкою має порівняно невеликі розміри, надійний в експлуатації.
Задача 1. Чому гвіздки притягуються тільки до кінців підковоподібного магніту?Відповідь: На полюсах найбільша густина ліній вектора магнітної індукції.Задача 2. На якій із схем правильно зображено лінії магнітної індукції двох протилежно напрямлених однакових постійних струмів?Відповідь: в.Задача 3. Чи змінилася б сила Ампера, якби у провіднику рухалися не тільки електрони, але й іони?Відповідь: Сила Ампера зросте.
Запитання 1. Який вчений ввів у фізику термін “магнітне поле”? А. Х. Ерстед; Б. А. Ампер; В. М. Фарадей; Г. У. Гільберт; Д. П. Перегрін.Запитання 2. На якому рисунку зображено однорідне магнітне поле?
А. 1;Б. 2;В. 3;Г. 4;Д. такий рисунок відсутній.
Запитання 3.Вкажіть точку магнітного поля, в якій його сила є найбільшою:
А. А;Б. В;В. С;Г. D;Д. у всіх точках однакова. Запитання 4. Деякі речовини за надмірного охолодження значно змінюють свої властивості, через що можуть демонструвати незвичайні явища. Поява чи зміна якої властивості речовини при охолодженні зумовлює виникнення над нею ефекту левітації. А. Перетворення на однополюсний магніт. Б. Зникнення електричного опору. В. Набуття постійного електричного заряду. Г. Зникнення маси. Д. Екранування гравітаційного поля Землі.
Збереження даних. Спеціалісти IBM припускають, що для збереження біта інформації буде використовуватись … окремо взята молекула або навіть один атом. Тільки уявіть собі масштаби цієї неймовірної ідеї! Сховище інформації, виконане на базі атомарної нанотехнології ІВМ, дозволить розташувати більше 1 квадріліона (1 мільйон мільярдів) біт даних - це більше 30 тисяч повноформатних фільмів чи всі ті мільйони відеороликів, що розташовані на сьогоднішній день на YouTube, в пристрої розміром з iPod. Для порівняння: сучасні магнітні диски традиційних вінчестерів використовують для збереження даних магнітні структури з приблизно 1 мільйона атомів на кожен біт інформації. Люди ери традиційних комп’ютерних пристроїв, зараз навіть приблизно не можуть уявити собі електронні пристрої з такими гігантськими можливостями збереження інформації чи навіть передбачити можливості, що відкриваються.
Фізика: 9 кл.: підруч.для загальноосвіт.навч.закл./
Є.В.Коршак та ін. К.:Генеза,2009.- 160 с.:іл
Фізика: 9 кл.: підруч.для загальноосвіт.навч.закл./
Ф.Я. Божинова. Х .:Видавництво “Ранок”,2009.-224с.
Фізика. 9 клас: Збірник задач/І.Ю.Ненашев.- Х.:Видавництво
“Ранок”,2010.- 144 с.
Фізика 9 клас: Навчально-методичний посібник. –Харків: ФОП Співак
Л.В.,2010.-288 с.
Інтернет ресурс: https://uk.wikipedia.org/wiki/Електромагнітна_індукція
