doświadczenie - Gimnazjum nr 3 w Nysie

advertisement
DOŚWIADCZENIE:
„Co to jest indukcja
elektrostatyczna – czyli
dlaczego dioda świeci?”
Pracę wykonali:
Patryk Babula
Jakub Dumanowski
uczniowie kl. II a
Zespół nr 1
Gimnazjum nr 3 w Nysie
CO TO JEST INDUKCJA
ELEKTROMAGNETYCZNA?
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej polega na
pojawianiu się w obwodzie siły elektromotorycznej
SEM podczas przemieszczania się względem siebie
obwodu i źródła pola magnetycznego.
Wyidukowana siła elektromotoryczna powoduje
pojawienie się w obwodzie magnetycznego prądu
indukcyjnego. Zjawisko to zostało odkryte w 1831
roku przez angielskiego fizyka Michała Faradaya
Potrzebne do doświadczenia:
-cewka bezrdzeniowa (nr 1)
-rdzeń stalowy (nr 2)
-izolowany drut miedziany
-żaróweczka 3V, 20 mA
-zasilacz prądu zmiennego
(o napięciu ok. ≈12 V)
nr 1
nr 2
OPIS PRZEBIEGU
DOŚWIADCZENIA




na rdzeń stalowy nawijamy izolowany drut miedziany
(powstaje cewka z rdzeniem ferromagnetycznym nr 2)
na końcach uzwojenia cewki nr 2 podłączamy
żaróweczkę
cewkę nr 1 (bezrdzeniową) podłączamy do zasilacza
prądu zmiennego o napięciu ok. ≈12 V
do bezrdzeniowej cewki nr 1 powoli wkładamy
i wyjmujemy cewkę nr 2 z rdzeniem stalowym
i podłączoną diodą
OBSERWACJA:

gdy wkładamy cewkę nr 2, zaczyna świecić
żaróweczka podłączona do końców uzwojeń tej
cewki, mimo tego, że żaróweczka nie jest
zasilana z żadnego źródła, gdy wyjmujemy cewkę
– żarówka zaczyna gasnąć.
WNIOSKI:

Bezrdzeniowa cewka nr 1, zasilana napięciem
zmiennym ( ≈12 V ) wytwarza zmienne pole
magnetyczne. Na skutek ruchu przewodnika
nawiniętego na rdzeń (cewki nr 2), w zmiennym polu
magnetycznym wytwarzanym przez cewkę nr 1,
obserwujemy zjawisko indukcji elektromagnetycznej,
czego skutkiem jest świecenie żarówki. W wyniku
zmian strumienia indukcji magnetycznej w cewce nr
2 (zwojnicy) wzbudza się prąd elektryczny zwany
prądem indukcyjnym.
Natężenie prądu dla cewki:

Dla cewki bez rdzenia, dla której długość jest dużo
większa niż jej średnica, natężenie pola
magnetycznego w środku geometrycznym cewki
wynosi:

gdzie:
H – natężenie pola [A/m],
N – liczba zwojów cewki (wielkość bezwymiarowa),
I – natężenie prądu elektrycznego płynącego przez
cewkę [A],
l – długość cewki [m] (w tym przypadku równoznaczna z
długością drogi magnetycznej).
INTERPRETACJA FIZYCZNA
ZJAWISKA INDUKCJI
ELEKTROMAGNETYCZNEJ
Rozważmy elektron poruszający
się w polu magnetycznym z
prędkością
Ve
w
kierunku
prostopadłym
do
linii
pola
magnetycznego o indukcji B. Prąd
elektryczny
polega
na
uporządkowanym
ruchu
elektronów, a kierunek jego
przyjęto przeciwny do ruchu
elektronów.
Ponieważ
poruszający
się
elektron
wywołuje
zjawisko
przepływu prądu Ie, więc pole
magnetyczne działa na elektron,
poruszający
się
kierunku
prostopadłym do linii sił pola
magnetycznego,
siłą
elektrodynamiczną Fe. Kierunek
tej siły można wyznaczyć jako
przeciwny
do
kierunku
wyznaczonego regułą lewej
dłoni, gdyż elektron ma ładunek
elektryczny ujemny.
Na każdy elektron poruszany
razem z przewodem, działa siła
Fe występująca wzdłuż osi
przewodu. Pod wpływem tej siły
elektrony zostają przesunięte na
koniec A przewodu i tam powstaje
potencjał ujemny, na drugim zaś
końcu B występuje potencjał
dodatni,
wytworzony
przez
niezrównoważone jony dodatnie
nie mające możliwości poruszania
się w obrębie przewodu. Ta
różnica potencjałów na końcach
przewodu AB wyznacza SEM (siłę
elektromotoryczną) powstałą w
tym przewodzie o kierunku od A
do B.
Otrzymana siła
elektromotoryczna, występująca
między końcami tego przewodu, w
czasie jego ruchu w polu
magnetycznym, nazywa się siłą
elektromotoryczną indukcji.





Prawo indukcji Faradaya mówi, że siła
elektromotoryczna
SEM
indukowana
w obwodzie jest równa zmianie szybkości
strumienia magnetycznego Φ przechodzącego
przez ten obwód. Zależność tą można
przedstawić w postaci równania:
E = -d Φ/dt.
Znak
minus
dotyczy
kierunku
siły
elektromotorycznej.
Kierunek prądu indukcyjnego określa reguła
Lenza.
Mówi ona, że prąd indukcyjny (nazywany też
prądem wtórnym) wzbudzony w przewodniku
pod wpływem zmiennego pola magnetycznego,
ma zawsze taki kierunek, że wytworzone przez
niego wtórne pole magnetyczne przeciwdziała
przyczynie
(zmianie
pierwotnego
pola
magnetycznego), która go wywołała.
W praktyce kierunek ten można wyznaczyć za
pomocą tzw. reguły prawej dłoni: Jeżeli prawa
dłoń ustawimy tak, aby linie sił pola padały na
dłoń, a duży palec (kciuk) wskazywał kierunek
ruchu przewodu, to pozostałe cztery palce
wskażą kierunek indukowanej w przewodzie siły
elektromotorycznej.
dziękujemy za uwagę!
Download
Random flashcards
bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Motywacja w zzl

3 Cards ypy

Create flashcards