Для наблюдения явления электромагнитной индукции собирается электрическая схема, включающая в себя подвижную проволочную катушку, подсоединенную к амперметру и неподвижный магнит. Индукционный ток в катушке возникнет
1) только если катушка неподвижна относительно магнита
2) только если катушка надевается на магнит
3) только если катушка снимается с магнита
4) если катушка надевается на магнит или снимается с магнита
Согласно закону электромагнитной индукции, в контуре возникает индукционный ток при изменении магнитного потока через контур. При этом не важно, какова причина изменения, это может быть движение магнита относительно контура, или движение контура относительно магнита. Также не важно, как изменяется поток, растет он или уменьшается, этим определяется только направление индукционного тока. Так как в условиях задачи магнит неподвижен, то индукционный ток, можно наблюдать надевая катушку на магнит или снимая ее с него. Верно утверждение 4.
Фарадей догадался, что для возникновения тока в проводнике, находящемся в магнитном поле, необходимо изменять во времени либо магнитное поле, либо положение проводника.
Соединим концы проволочной катушки с миллиамперметром. Если теперь вдвигать в катушку магнит, как показано на рис. 14.1а, мы увидим, что в катушке возникает ток. Этот ток назвали индукционным. При выдвигании магнита из катушки также возникает ток, причем его направление изменяется на противоположное.
Ток в катушке возникает и тогда, когда она надевается на неподвижный магнит или снимается с него (рис. 14.1б).
Таким образом, индукционный ток в катушке возникает при движении магнита и катушки относительно друг друга.
Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции.
Оборудование: миллиамперметр, катушка-моток, магнит дугообразный, источник питания, катушка с железным сердечником от разборного электромагнита, реостат, ключ, провода соединительные, модель генератора электрического тока (одна на класс).
Указания к работе
1. Подключите катушку-моток к зажимам миллиамперметра.
2. Наблюдая за показаниями миллиамперметра, подводите один из полюсов магнита к катушке, потом на несколько секунд остановите магнит, а затем вновь приближайте его к катушке, вдвигая в нее (рис. 184). Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток во время движения магнита относительно катушки; во время его остановки.
3. Запишите, менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку, во время движения магнита; во время его остановки.
4. На основании ваших ответов на предыдущий вопрос сделайте и запишите вывод о том, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.
5. Почему при приближении магнита к катушке магнитный по ток, пронизывающий эту катушку, менялся? (Для ответа на этот вопрос вспомните, во-первых, от каких величин зависит магнитный поток Ф и, во-вторых, одинаков ли модуль вектора индукции В магнитного поля постоянного магнита вблизи этого магнита и вдали от него.)
6. О направлении тока в катушке можно судить по тому, в какую сторону
от нулевого деления отклоняется стрелка миллиамперметра
Проверьте, одинаковым или различным будет направление индукционного тока в катушке при приближении к ней и удалении от нее одного и того же полюса магнита.
7. Приближайте полюс магнита к катушке с такой скоростью
чтобы стрелка миллиамперметра отклонялась не более чем на половину предельного значения его шкалы.
Повторите тот же опыт, но при большей скорости движения магнита, чем в первом случае.
При большей или меньшей скорости движения магнита относительно катушки магнитный поток Ф, пронизывающий эту катушку менялся быстрее?
При быстром или медленном изменении магнитного потокг сквозь катушку в ней возникал больший по модулю ток?
На основании вашего ответа на последний вопрос сделайте и за пишите вывод о том, как зависит модуль силы индукционного тока, возникающего в катушке, от скорости изменения магнитного потока Ф пронизывающего эту катушку.
8. Соберите установку для опыта по рисунку 185.
9. Проверьте, возникает ли в катушке-мотке 1 индукционный ток в следующих случаях:
а) при замыкании и размыкании цепи, в которую включена
катушка 2;
б) при протекании через катушку 2 постоянного тока;
в) при увеличении и уменьшении силы тока, протекающего через катушку 2, путем перемещения в соответствующую сторону движка реостата.
10. В каких из перечисленных в пункте 9 случаев меняется магнитный поток, пронизывающий катушку 1 ? Почему он меняется?
11. Пронаблюдайте возникновение электрического тока в модели генератора (рис. 186). Объясните, почему в рамке, вращающейся в магнитном поле, возникает индукционный ток.