📌 Короткий зміст та головні тези:
- Магнітна дія електромагніту прямо залежить від сили струму в колі, кількості витків обмотки та наявності феромагнітного залізного осердя.
- Полярність електромагніту визначається за допомогою компаса чи магнітної стрілки шляхом взаємодії різнойменних магнітних полюсів.
Підготовка до експерименту
1. Перед виконанням роботи згадайте: 1) вимоги безпеки під час роботи з електричними колами; 2) як залежить магнітна дія електромагніту від сили струму, кількості витків і наявності залізного осердя.
- Під час роботи з електричними колами необхідно:
- складати й розбирати електричні кола лише за вимкненого джерела живлення;
- перевіряти надійність ізоляції провідників і правильність з’єднань;
- не торкатися оголених ділянок під напругою;
- вмикати джерело струму лише після повної перевірки схеми вчителем.
- Магнітна дія електромагніту посилюється:
- зі збільшенням сили струму в його обмотці;
- зі збільшенням кількості витків дроту;
- за наявності феромагнітного (залізного) осердя.
2. Визначте ціни поділок шкал амперметра та динамометра.
Ціну поділки шкали визначають за формулою: $$C = \dfrac{a – b}{N}$$
де $a$ і $b$ — значення двох сусідніх оцифрованих штрихів, $N$ — кількість поділок між ними.
- Для лабораторного амперметра з межею вимірювання $2\text{ А}$ ціна поділки зазвичай становить $0{,}1\text{ А}$.
- Для лабораторного динамометра з межею вимірювання $4\text{ Н}$ ціна поділки становить $0{,}1\text{ Н}$.
Експеримент
4. За допомогою магнітної стрілки або компаса визначте полюси одержаного електромагніту. Опишіть, як ви це зробили.
До одного з торців увімкненого електромагніту підносять компас або магнітну стрілку:
- якщо до торця електромагніту притягується північний ($N$) полюс стрілки, то цей торець є південним ($S$) полюсом електромагніту;
- якщо притягується південний ($S$) полюс стрілки — торець є північним ($N$) полюсом.
5. 1) Використавши реостат, в обмотці електромагніту з більшим числом витків установіть силу струму спочатку $0{,}5\text{ А}$, а потім $1{,}5\text{ А}$. Порівняйте магнітну дію електромагніту за різної сили струму в обмотці.
За сили струму $1{,}5\text{ А}$ електромагніт притягує значно більшу кількість залізних ошурків (або показує більшу силу взаємодії на динамометрі), ніж за сили струму $0{,}5\text{ А}$. Отже, зі збільшенням сили струму в обмотці магнітна дія електромагніту посилюється.
2) Вийміть стрижень з обмотки, встановіть в обмотці силу струму $1{,}5\text{ А}$ та визначте, як наявність осердя впливає на магнітну дію електромагніту.
Після виймання залізного осердя магнітна дія котушки істотно слабшає: вона майже не утримує ошурки. Наявність залізного осердя значно підсилює магнітне поле електромагніту.
3) Складіть коло з електромагнітом, який має менше витків. Установіть у колі струм силою $1{,}5\text{ А}$. Визначте, як зменшення числа витків впливає на магнітну дію електромагніту.
Зменшення кількості витків обмотки за однакової сили струму та наявності осердя послаблює магнітну дію електромагніту.
Аналіз результатів експерименту
Проаналізуйте експеримент і його результати. Зробіть висновок, у якому зазначте, як залежить магнітна дія електромагніту від сили струму, кількості витків в обмотці, наявності залізного осердя.
Висновок: Магнітна дія електромагніту прямо залежить від параметрів кола: вона збільшується зі зростанням сили струму в обмотці, зі збільшенням кількості витків дроту, а також значно підсилюється завдяки введенню залізного осердя.
Творче завдання
Як можна намотати обмотку електромагніту так, щоб у разі під’єднання до нього джерела струму на обох кінцях електромагніту утворилися південні полюси?
Для цього необхідно виконати намотку дроту зустрічно: від середини осердя до його торців дріт намотують у протилежних напрямках (або складають провідник удвічі та намотують зустрічні секції). У такому разі, згідно з правилом правої руки, напрямок струму на обох краях стрижня забезпечить утворення південних полюсів ($S$), а в центрі стрижня сформується спільний північний полюс ($N$).