Исследование явления электромагнитной индукции и самоиндукции

Цель работы:

1. Изучить явление электромагнитной индукции с помощью постоянного магнита и электромагнита.

2. Изучить явление самоиндукции.

Оборудование:

1. Гальвонометр 3-0-3 В – ИП1;

2. L – катушка индуктивности (L1, L2);

3. М – постоянный магнит;

4. Вольтметр переменного тока 150В – ИП2, ИП3;

5. L` –электромагнит;

6. Миллиамперметр постоянного тока 5мА – ИП4;.

7. VD1 – диоды Д226.

Порядок выполнения лабораторной работы:

1. Соберите схему согласно рис.1:

Рис.1.Схема для изучения явления электромагнитной индукции

1.1. Изучите явление электромагнитной индукции, вводя в катушку L1 постоянный магнит.

1.2. Повторите опыт с катушкой L2, имеющей большее число витков.

2. Соберите схему согласно рис.2:

Рис.2. Схема для изучения явления самоиндукции

2.1. Подключите схему к источнику постоянного тока и установите напряжение 30В.

2.2. Явление самоиндукции проявится в кратковременном отклонении стрелки миллиамперметра при снятии напряжения питания со схемы.

Контрольные вопросы:

1. Объясните правило буравчика.

2. Расскажите Закон электромагнитной индукции. Правило правой руки.

3. В чем заключается принцип Ленца.

4. Объясните возникновение силы Лоренца. Правило левой руки.

5. Объясните явление самоиндукции. Индуктивность.

Общие теоретические положения

Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции

Магнитная индукция – векторная величина, численно равная отношению силы, действующей на заряженную частицу, к произведению заряда и скорости частицы, если направление ско­рости таково, что эта сила максимальна.

, (Тл)

Напряженность магнитного поля: , (А/м)

Для длинного прямого провода с током I	Правило правостороннего буравчика: Если поступательное движение буравчика показывает направление тока в проводнике, то его вращательное движение покажет направление магнитной индукции вокруг проводника с током.
Внутри цилиндрической катушки длиной l, с числом витков w при токе I	Если вращательное движение буравчика показывает направление тока в катушке, то его поступательное движение покажет направление магнитной индукции внутри проводника.

Электромагнитные силы

Сила Лоренса возникает в результате взаимодействия внешнего магнитного поля с магнитным полем движущегося электрона.

, где: q0=1,6∙10-19, (Кл) – заряд электрона; B – магнитная индукция, (Тл); v – скорость движения электрона, (м/с); α – угол между направлением вектора магнитной индукции и электронного тока.

Силу, действующую на проводник с током можно рассмотреть как сумму сил, действующих на электроны проводника, вызвавшие этот ток.

, где: I – сила тока в проводнике, (А) B – магнитная индукция, (Тл) l – длина проводника, (м) α – угол между направлением вектора магнитной индукции и тока в проводнике

Направление силы, действующей на проводник с током, определяется по правилу левой руки:

Левую руку располагаем так, чтобы линии магнитной индукции (В) входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца показали направле­ние силы тока (I) в этом проводнике; тогда отогнутый под прямым углом большой палец покажет направление силы, действующей на проводник (F).

Электромагнитная индукция

Закон Фарадея: Всякое изменение магнитного поля, в которое помещен проводник произвольной формы, вызывает появление ЭДС электромагнитной индук­ции в этом проводнике.

, где B – магнитная индукция, (Тл) v – скорость движения проводника, (м/с); l – длина проводника, (м) α – угол между направлением вектора магнитной индукции и тока в проводнике

Направление ЭДС определяется по правилу правой руки:

Правую руку располагаем так, чтобы линии магнитной индукции (В) входили в ладонь, а отогнутый под прямым углом большой палец показал направление скорости перемещения проводника (v); тогда вытянутые четыре пальца покажут направле­ние ЭДС индукции (е) наведенной в этом проводнике.

Принцип Ленца (1833г)

Индуктированная ЭДС имеет такое на­правление, при котором созданный ею ток противодействует причине, вызвавшей эту ЭДС.

Это противодействие осуществляется через взаимодейст­вующие магнитные потоки.

Когда постоянный магнит вводят в виток, магнитное поле увеличивается. Ток, возникающий в витке, создает магнитный поток, препятствующий нарастанию магнитного поля.

Когда постоянный магнит выводят из витка, магнитное поле уменьшается. Ток, возникающий в витке, создает магнитный поток, препятствующий убыванию магнитного поля.

ЭДС самоиндукции

Всякое изменение тока в цепи (в катушке) сопровождается изменением магнитного потока, => возникновением ЭДС в этой цепи (катушке).

ЭДС в проводнике индуцируется в результате изменения тока в этом проводнике. При чем, ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока в этом проводнике

ЭДС взаимоиндукции

Взаимная индукция - это возникновение ЭДС индукции в одной катушке при изменении тока в другой катушке: – взаимная индукция двух катушек

Вихревые токи

В результате взаимоиндукции в ферромагнитных сердечниках катушек, трансформаторов, реле возникают вихревые токи (токи Фуко). Вихревые токи вызывают большие тепловые потери. Для уменьшения этих потерь сердечники набирают из тонких, изолированных друг от друга листов электротехнической стали с большим удельным сопротивлением.

 

Вихревые токи в массивном сердечнике

Вихревые токи в сердечнике, набранном из изолированных листов

Вихревые токи находят также полезное применение для плавки и закалки металлов (индукционный нагрев), для перемешивания расплавленного металла, в насосах для перекачки металла, в успокоителях колебаний стрелок измерительных приборов, в электромагнитных тормозах и т.д.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: