Правая сторона, страница 54 - гдз по физике 8 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 7. Магнитные взаимодействия. Вариант 5 - страница 54.

Условие.

Правая сторона

Оборудование: миллиамперметр; катушка-моток; источник тока; электромагнит; реостат; провода; ключ.

1. Для наблюдения явления электромагнитной индукции соберите электрическую цепь по рисунку 2. Покажите собранную цепь учителю. Создайте индукционный ток в катушке, соединённой с миллиамперметром, передвигая движок реостата.

Рис. 2

Объяснение опыта: _________.

2*. Придумайте и осуществите другие опыты по созданию индукционного тока в катушке, соединённой с миллиамперметром.

Результаты: _________.

Решение.

Объяснение опыта:

В данной установке используются две электрические цепи. Первая (первичная) цепь состоит из источника тока, ключа, реостата и катушки-электромагнита. Вторая (вторичная) цепь состоит из катушки-мотка и миллиамперметра.

При перемещении движка реостата изменяется сопротивление $\text{R}$ первичной цепи. Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока в ней $I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$ также изменяется. Электрический ток, протекающий по первичной катушке (электромагниту), создает вокруг нее магнитное поле, индукция которого $\text{B}$ пропорциональна силе тока $\text{I}$.

Изменение силы тока в первичной катушке приводит к изменению создаваемого ею магнитного поля. Это изменяющееся магнитное поле пронизывает витки второй катушки, вызывая изменение магнитного потока $\Phi$ через нее. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, изменение магнитного потока через замкнутый проводящий контур приводит к возникновению в нем электродвижущей силы (ЭДС) индукции $\mathcal{E}_{ind} = - \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$.

Под действием этой ЭДС во вторичной цепи возникает кратковременный электрический ток, называемый индукционным. Этот ток регистрируется миллиамперметром, стрелка которого отклоняется. Важно отметить, что индукционный ток существует только в процессе изменения магнитного потока, то есть только во время движения ползунка реостата.

2*. Придумайте и осуществите другие опыты по созданию индукционного тока в катушке, соединённой с миллиамперметром.

Индукционный ток возникает при любом изменении магнитного потока, пронизывающего катушку. Можно предложить следующие опыты:

Опыт 1: Замыкание и размыкание первичной цепи.

Действия: Не меняя положения катушек и ползунка реостата, замкнуть ключ в первичной цепи, а через некоторое время разомкнуть его.

Результаты: В момент замыкания ключа ток в первичной цепи нарастает от нуля до некоторого значения, что вызывает изменение магнитного потока и появление индукционного тока во вторичной катушке (стрелка миллиамперметра кратковременно отклоняется в одну сторону). В момент размыкания ключа ток в первичной цепи спадает до нуля, что также вызывает изменение магнитного потока и появление индукционного тока, но уже противоположного направления (стрелка миллиамперметра отклоняется в другую сторону).

Опыт 2: Относительное перемещение катушек.

Действия: Замкнуть первичную цепь и, не меняя положение ползунка реостата, вдвигать катушку-электромагнит внутрь катушки-мотка, а затем выдвигать ее обратно.

Результаты: При вдвигании одной катушки в другую число линий магнитной индукции, пронизывающих вторую катушку, увеличивается. Это изменение магнитного потока создает индукционный ток, и стрелка миллиамперметра отклоняется. При выдвигании катушки магнитный поток уменьшается, что также создает индукционный ток, но направленный в противоположную сторону. Чем быстрее происходит движение, тем больше ЭДС индукции и тем сильнее отклоняется стрелка прибора.

Опыт 3: Использование постоянного магнита.

Действия: Отключить первичную цепь. Вдвигать в катушку-моток постоянный магнит, а затем выдвигать его.

Результаты: Движущийся постоянный магнит создает переменное магнитное поле, которое вызывает изменение магнитного потока через катушку. При вдвигании магнита в катушку стрелка миллиамперметра отклоняется в одну сторону, а при выдвигании – в противоположную. Направление тока также зависит от того, каким полюсом (северным или южным) вдвигается магнит.