Ćwiczenie 16 v

advertisement
Ćwiczenie 16
XX LO
2017
Pole magnetyczne i transformator
Co powinieneś wiedzieć przed rozpoczęciem wykonywania ćwiczenia:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Co to jest pole magnetyczne? Jak je wytworzyć?
Co to jest ferromagnetyk
Jakie siły działa ją w polu magnetycznym?
Co to jest wektor indukcji pola magnetycznego?
Jak działają na siebie dwa przewodniki w których płynie prąd?
Co to jest elektromagnes?
Co to jest transformator i do czego służy?
Lista przyrządów:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Zasilacz prądu stałego i zmiennego (nowy)
Elektromagnes
Transformator rozbieralny
Zestaw do pokazu linii pola magnetycznego
Przyrząd do pokazu oddziaływania przewodników z prądem
Przewody, mierniki, krokodylki
Opis ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobami wytwarzania pola magnetycznego, jego właściwościami oraz z
właściwościami siły elektrodynamicznej.
Zapoznasz się tu także z zasadą działania elektromagnesu i transformatora.
Pole magnetyczne jest to obszar, w którym działają siły magnetyczne. Występuje ono w dwóch rodzajach: albo w
pobliżu magnesów, albo (co znacznie bardziej pożyteczne) w pobliżu przewodników, w których płynie prąd. Ten drugi
sposób wytwarzania pola magnetycznego ma bardzo szerokie zastosowania w technice.
Linie pola magnetycznego są przedstawione na rysunku obok. W
obszarze wokół magnesu biegną one zawsze od bieguna
północnego (N) do południowego (S). Wzdłuż tych linii możemy
narysować wektor indukcji pola magnetycznego.
Wielkością fizyczną, która mówi nam "jak silne" jest pole
magnetyczne w danym punkcie jest wektor indukcji pola
magnetycznego.
W polu magnetycznym działają dwie siły:
 siła Lorentza
 siła elektrodynamiczna.
Siła Lorentza działa na naładowaną cząstkę, która porusza się w polu magnetycznym (nią nie będziemy się dziś
zajmować).
Siła elektrodynamiczna jest to siła, która działa na przewodnik z prądem znajdujący siew polu magnetycznym. Jest
ona wyrażona wzorem :
gdzie:
- B to wektor indukcji pola magnetycznego (informuje nas jak silne jest pole magnetyczne w danym miejscu)
- I to natężenie prądu
- l to długość przewodnika
- α jest kątem między kierunkiem przepływu prądu a kierunkiem linii pola magnetycznego.
Jak widać aby siła elektrodynamiczna była różna od 0 w przewodniku, który znajduje się w polu magnetycznym, musi
płynąć prąd, ale także musi on znajdować się pod odpowiednim kątem w stosunku do linii pola magnetycznego, aby
sinus kąta ni był równy 0.
Ferromagnetyk jest to substancja, która pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego staje się magnesem.
Ferromagnetykiem jest żelazo.
Elektromagnes (patrz rysunek) to urządzenie wytwarzające pole magnetyczne w
wyniku przepływu przez nie prądu elektrycznego. Zbudowany jest z
cewki(zwojnicy) nawiniętej zazwyczaj na rdzeniu ferromagnetycznym. Pole
magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes wzrasta przy wzroście natężenia
prądu elektrycznego płynącego przez cewkę. Pole magnetyczne zanika, gdy prąd
przestaje płynąć.
Transformator to urządzenie zmieniające napięcie i natężenie
prądu zmiennego przy zachowaniu jego częstotliwości. Składa sie
z rdzenia ferromagnetycznego oraz dwóch uzwojeń:
pierwotnego, które jest podłączone do źródła prądu, i wtórnego,
które jest podłączone do odbiornika. Przy założeniu braku strat
energii moc dostarczona do uzwojenia pierwotnego jest równa
mocy przekazanej do uzwojenia wtórnego. Ilość zwojów na
uzwojeniu pierwotnym i wtórnym decyduje o tym, w jaki sposób
transformator zmieni napięcie i natężenie prądu:
Wielkości oznaczone indeksem 1 oznaczają uzwojenie pierwotne, a 2 - uzwojenie wtórne.
Z tego wzoru wynika, że gdy na uzwojeniu wtórnym zwojnica ma np. dwa razy więcej zwojów niż na uzwojeniu
pierwotnym to napięcie wzrośnie dwukrotnie a natężenie prądu zmaleje dwukrotnie.
W tym ćwiczeniu zadaniem będzie budowa prostego elektromagnesu, oraz dzwonka, jako prostego przykładu
zastosowania elektromagnesu. W drugiej części ćwiczenia celem jest zapoznanie się z zasadą działania
transformatora. Pamiętaj, aby każdorazowo przed włączaniem zasilania skontaktować się z nauczycielem.
Przebieg ćwiczenia:
1. Elektromagnes.
on
Najlepszym przykładem wykorzystania pola magnetycznego wytwarzanego przez przewodnik z prądem jest
elektromagnes.
Złącz ze sobą obie części elektromagnesu i podłącz je do napięcia kilku woltów. Następnie spróbuj je rozdzielić.
Teraz zbuduj samodzielnie elektromagnes.
Aby zbudować elektromagnes w najprostszej wersji, należy do zwojnicy podłączyć prąd stały. Umieszczenie
wewnątrz zwojnicy rdzenia ferromagnetycznego spowoduje wzmocnienie pola elektromagnetycznego. W pobliżu
tak zbudowanego elektromagnesu umieść igłę magnetyczną i obserwuj jej zachowanie.
Sprawdź, czy taki elektromagnes przyciąga metale (np.. klucze).
Sprawdź, jak mocno działa elektromagnes w zależności od ilości zwojów.
2. Pole magnetyczne wokół przewodnika z prądem.
Zbuduj obwód prądu stałego, w którym popłynie prąd o natężeniu od ok. 2A. Wykorzystaj zasilacz, opornik o oporze
kilku omów, amperomierz oraz przewody. Obwód powinien być zbudowany w taki sposób, aby można było zmieniać
natężenie prądu.
Pamiętaj, że jeżeli natężenie prądu będzie zbyt duże, wówczas bezpiecznik w zasilaczu nie dopuści do przepływu
prądu.
Przed pierwszym włączeniem prądu skontaktuj się z nauczycielem !!!
Aby pole magnetyczne wytworzone przez prąd było odpowiednio silne, a jego skutki widoczne w naszych
doświadczeniach, prąd, który będziemy podłączać do przewodów musi mieć odpowiednio wysokie natężenie.
Przyrządami demonstracyjnymi: kwadratowa ramka, pierścień wykonany z
przewodnika, oraz zwojnica.
W ćwiczeniu należy użyć grubszych przewodów oraz "krokodylków",
ponieważ cieńsze przewody przy tak dużym natężeniu mogą ulec spaleniu.
Sporządź dokumentację fotograficzną, w jaki sposób drobinki żelaza
układają się wokół przewodników.
Przed pierwszym włączeniem prądu skontaktuj się z nauczycielem.
3. Jak działają na siebie dwa przewodniki w których płynie prąd
Przyrząd do wzajemnego oddziaływania przewodników należy odpowiednio przygotować do doświadczenia.
Najpierw musisz przygotować cienkie paski folii aluminiowej (im cieńsze tym lepiej) i umieścić je w odpowiednich
zaciskach równolegle do siebie. Powinny one być jak najbliżej siebie, ale nie powinny się dotykać.
Gdy przyrząd jest przygotowany należy podłączyć go do układu zasilającego. Efekt przyciągania lub odpychania
będzie widoczny, gdy przez obwód popłynie prąd o natężeniu kilku amperów. Należy więc odpowiednio przygotować
układ zasilający.
Przed pierwszym włączeniem prądu skontaktuj się z nauczycielem.
Doświadczenie należy przeprowadzić dla dwóch przypadków: gdy prądy w paskach aluminiowych płyną w tą samą
stronę oraz gdy płyną w przeciwne strony.
4.Transformator.
a. Jaki prąd należy podłączyć do transformatora?
Na rdzeń w kształcie litery U zamontuj dwie cewki o jednakowej ilości zwojów. Uzwojenie pierwotne podłącz prądu
stałego. Do uzwojenia wtórnego podłącz żarówkę i amperomierz.
Amperomierz powinien wskazywać 0 a żarówka nie powinna świecić, ponieważ podłączony został prąd stały. Teraz
podłącz prąd zmienny Pamiętaj, aby napięcie nie było zbyt wysokie, aby nie przepalić żarówki.. Żarówka powinna
świecić.
b. Zmiana napięcia prądu.
Zmieniaj teraz kolejno ilości zwojów na uzwojeniach i sprawdzaj jak zmienia się napięcie na uzwojeniu wtórnym.
Sprawdź, czy wskazanie jest zgodne z wartością oczekiwaną. Pamiętaj, aby woltomierz podłączać równolegle.
Na tej samej zasadzie sprawdź jak zmieniło się natężenie prądu po zmianie uzwojenia wtórnego.
Ponownie zmień ilość zwojów na uzwojeniu wtórnym. Wykorzystaj dostępne uzwojenia. Przed włączeniem prądu
skontaktuj się z nauczycielem. Wyniki umieść w tabelce.
Ilość zwojów Ilość zwojów na
na uzwojeniu
uzwojeniu
pierwotnymi
wtórnym
n1
n2
Napięcie na
uzwojeniu
pierwotnym
U1
Napięcie na
uzwojeniu
wtórnym
U2
Stosunek
napięć
U2/U1
Download
Random flashcards
ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

bvbzbx

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

66+6+6+

2 Cards basiek49

Pomiary elektr

2 Cards m.duchnowski

Prace Magisterskie

2 Cards Pisanie PRAC

Create flashcards