📌 Короткий зміст та головні тези:
- Індукційний струм виникає в замкненій котушці тільки під час зміни магнітного поля, яке її пронизує.
- Сила індукційного струму залежить від швидкості зміни магнітного поля та індукції магніту.
- Напрямок індукційного струму змінюється при зміні напрямку руху магніту або його полюса.
Тема: Спостереження явища електромагнітної індукції.
Мета: дослідити умови виникнення індукційного струму в замкненій котушці; з’ясувати чинники, від яких залежать сила та напрямок індукційного струму.
Обладнання: міліамперметр, два штабові магніти, дротяна котушка-моток на каркасі, маркер.
Хід роботи
Підготовка до експерименту
- Зібрали електричне коло, з’єднавши клеми котушки з міліамперметром.
- Позначили маркером мітку на одному з торців котушки.
Експеримент 1. З’ясування умов виникнення індукційного струму та чинників, що визначають його напрямок
Таблиця 1
| № | Дії з магнітом і котушкою | Поведінка стрілки міліамперметра |
|---|---|---|
| 1 | Вводимо магніт у котушку північним полюсом | Відхиляється праворуч |
| 2 | Залишаємо магніт нерухомим усередині котушки | Не відхиляється ($0$) |
| 3 | Виводимо магніт із котушки | Відхиляється ліворуч |
| 4 | Вводимо магніт у котушку південним полюсом | Відхиляється ліворуч |
| 5 | Залишаємо магніт нерухомим усередині котушки | Не відхиляється ($0$) |
| 6 | Виводимо магніт із котушки | Відхиляється праворуч |
| 7 | Наближаємо котушку до нерухомого південного полюса магніту | Відхиляється ліворуч |
| 8 | Наближаємо котушку до нерухомого північного полюса магніту | Відхиляється праворуч |
Аналіз результатів експерименту 1:
- Індукційний струм у замкненій котушці з’являється виключно під час зміни магнітного поля, що її пронизує (за наявності відносного руху котушки та магніту).
- Зміна напрямку руху магніту призводить до зміни напрямку індукційного струму на протилежний.
- Зміна полюса магніту, яким наближають чи віддаляють магніт від котушки, змінює напрямок індукційного струму на протилежний.
Експеримент 2. Дослідження чинників, від яких залежить значення індукційного струму
Таблиця 2
| № | Дії з магнітом і котушкою | Сила струму $I$, $\text{мА}$ |
|---|---|---|
| 1 | Швидко вводимо магніт у котушку | $3{,}5$ |
| 2 | Повільно вводимо магніт у котушку | $1{,}0$ |
| 3 | Швидко вводимо в котушку два магніти, складені однойменними полюсами | $7{,}0$ |
| 4 | Повільно вводимо в котушку два магніти, складені однойменними полюсами | $2{,}0$ |
Аналіз результатів експерименту 2:
- Чим більша швидкість відносного руху магніту та котушки (швидкість зміни магнітного поля), тим більше значення сили індукційного струму.
- Збільшення індукції зовнішнього магнітного поля (використання зв’язки двох магнітів) спричиняє збільшення сили індукційного струму.
Творче завдання
План проведення досліду з двома котушками на спільному осерді:
- Розмістити на спільному залізному осерді первинну котушку (підключену через ключ і реостат до джерела струму) та вторинну котушку (підключену до міліамперметра).
- Замкнути ключ у колі першої котушки й зафіксувати короткочасне відхилення стрілки міліамперметра.
- Розімкнути ключ і зафіксувати відхилення стрілки міліамперметра у протилежний бік.
- За замкненого ключа пересувати повзунок реостата, змінюючи опір і силу струму в колі, спостерігаючи виникнення індукційного струму у вторинній котушці під час руху повзунка.
Висновок до творчого завдання: індукційний струм у другій котушці з’являється тільки в моменти зміни сили струму в першій котушці (під час замикання, розмикання, регулювання реостатом), оскільки це викликає зміну магнітного поля в спільному осерді.
Висновок
Під час виконання лабораторної роботи було досліджено явище електромагнітної індукції. Встановлено, що індукційний струм виникає у замкненому провіднику лише в разі зміни магнітного поля, яке пронизує цей контур. Напрямок індукційного струму визначається напрямком відносного руху провідника і магніту та орієнтацією магнітних полюсів. Сила індукційного струму пропорційно зростає зі збільшенням швидкості зміни магнітного поля та індукції магнітного поля.
Поширені запитання та відповіді (FAQ)
❓ Коли в замкненій котушці виникає індукційний струм?
❓ Від чого залежить значення сили індукційного струму?
❓ Чому стрілка міліамперметра не відхиляється, коли магніт нерухомий у котушці?