Схема опыта фарадея: Опыты Фарадея

Содержание

Опыты Фарадея

В 1820 году было произведено открытие магнитного пола вокруг проводника Эрстедом. В то время производилось много опытов и экспериментов, связанных с электричеством. Фарадей эмпирически открыл явление электромагнитной индукции 29 августа 1831 года. Он обнаружил явление у стационарных проводников при замыкании и размыкании цепи.

Позже было доказано, что явление электромагнитной индукции появляется при движении катушек с токами друг с другом. Еще 17 октября из лабораторного журнала было видно обнаружение индукционного тока во время введения и удаления магнита из катушки. В течение месяца все особенности изучил Фарадей.

Именно он сумел объяснить явления диа- и парамагнетизма, объясняя это тем, что материалы, располагаемые в пределах магнитного поля ведут себя по-разному: ориентируются по полю, как пара- и ферромагнетики, или поперек, как диамагнетики.

Опыты Фарадея.

Электромагнитная индукция

Опыты Фарадея известны из школьного курса, наглядно представленные на рисунке.

Рисунок 3.1. Возникновение электрического тока при поднесении или вытягивании катушки с левой стороны и возникновение электрического тока с двумя близко расположенными катушками справа.

Рисунок 3.2. Возникновение электрического тока при соединении катушек сердечником.

Определение 1

На данный момент опыты Фарадея называют классическими и применяют для обнаружения электромагнитной индукции:

  1. Замыкание гальванометра на соленоиде. В соленоид опускается постоянный магнит, перемещая который, фиксируются отклонения стрелки гальванометра. Это говорит о наличии индукционного тока. Если увеличить скорость перемещения магнита относительно катушки, тогда стрелка гальванометра отклонится еще сильнее. Это говорит о том, что произошла замена полей. Магнит может быть неподвижным или передвижение соленоида происходит относительно магнита.
  2. Две катушки. Производится установка одной в другую. Концы одной из них подключаются с гальванометром. Другая катушка подвергается прохождению тока. При его подаче и отключении стрелка гальванометра изменяет свое положение. В этом случае катушки должны находиться в движении относительно друг друга. Стрелка гальванометра уменьшает значение при его включении.
Определение 2

При изменении потока вектора индукции, пронизывающего проводящий контур, происходит возникновение электрического тока, что называется явлением электромагнитной индукции, а такой ток – индукционным.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Явление электромагнитной индукции и опыты

Обобщив все результаты, Фарадей выявил, что возникновение индукционного тока возможно при изменении потока магнитной индукции, сцепленного с контуром. Тогда величина индукционного тока не имеет связи с изменением потока, а только со скоростью его изменения.

Фарадей доказал, что величина отклонения стрелки гальванометра связана со скоростью перемещения магнита относительно друг друга.

Определение 3

Исходя из 2 опытов Майкла Фарадея, Максвелл сумел описать и сформулировать основной закон электромагнитной индукции.

Основываясь на нем, электродвижущая сила индукции в замкнутом контуре равняется скорости изменения магнитного потока dΦdt через поверхность, которая ограничена контуром εi=-dΦdt.

Из формулы следует, что Φ=BS →cos α – магнитный поток, а α – угол, расположенный между вектором B→ и нормалью к плоскости контура. Знак минуса характеризует

правило Ленца.

Суть опытов Фарадея в том, что с помощью явления электромагнитной индукции видна связь электрического и магнитного полей. Появление электрического поля возможно при изменении магнитного.

Определение 4

Его природа отличается от электростатического тем, что не имеет связи с электрическими зарядами, а линии напряженности не могут заканчиваться или начинаться. Их считают замкнутыми, а такое образовавшееся поле вихревым.

Открытый урок “Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Закон Ленца”

Задачи урока:

  • изучить явление электромагнитной индукции и условия его возникновения;
  • рассмотреть историю вопроса о связи магнитного поля и электрического;
  • показать причинно-следственные связи при наблюдении явления электромагнитной индукции, раскрыть отношения явления и его сущности при постановке опытов;
  • продолжить формирование изменений, наблюдать, выделять главное, объяснять увиденное.

Оборудование: разборный школьный трансформатор, гальванометр, постоянный магнит, аккумулятор, источник переменного тока, реостат, ключ, замкнутый виток с низковольтной лампой, соединительные провода, стержень с двумя алюминиевыми кольцами на концах, одно из которых сплошное, другое с разрезом, портрет М. Фарадея, телевизор, в/ф “Явление электромагнитной индукции”, карточки-задания, кроссворды, ребус, криптограмма, оборудование для опытов.

I. Оргмомент.

II. Мотивация учебной деятельности

Учитель. Мы с вами прошли тему “Электромагнетизм”. Сегодня нам предстоит выяснить, как вы усвоили этот материал. Обобщим знания о магнитном поле, будет совершенствовать умения объяснять магнитные явления. Раскроем особенные и общие черты магнитного и электрического полей, проведем контроль знаний, продолжим формирование умений наблюдать, обобщать, синтезировать изученное.

III. Практическая работа -КМД-

Класс делится на 4 группы. Они работают так:

Первая группа – пишет физический диктант. (Приложение 1.)
Вторая группа – решает кроссворд. (Приложение 2.)
Третья группа – решает качественные задачи. (Приложение 3.

)

И получают баллы за каждую работу. Потом обмениваются между собой заданиями.

Четвертая группа – четверо играют в карты.

Пока они готовятся, желающие получить жетоны, правильно отвечают на поставленные вопросы:

– В каком месте Земли магнитная стрелка обоими концами показывает на юг? (На северном географическом полюсе)

– Если поднести несколько раз к часам сильный магнит, то показания часов будут неправильными. Как объяснить это? (Стальная пружина и другие стальные детали часов, намагничиваясь, взаимодействуют друг с другом, вследствие чего правильный ход часов нарушается)

– Где ошибка?

– Правильно ли указано направление тока?

Учитель. А вот, что написал о магнитных явлениях Д.И. Менделеев, мы сможем сказать, если расшифруем, что здесь написано. (Приложение 3). К доске идет…

Решение задач.

IV. Изучение нового материала

Учитель. Ранее в электродинамике изучались явления, связанные или обусловленные существованием постоянных во времени (статических и стационарных) электрических и магнитных полей. Появляются ли новые явления при наличии переменных полей? Впервые явление, вызванное переменным магнитным полем, наблюдал в 1831году М.Фарадей. Он решал ПРОБЛЕМУ: может ли магнитное поле вызвать появление электрического тока в проводнике? А теперь посмотрим опыты и послушаем объяснение их.

По итогам зачета объявляются оценки и комментируются.

Учитель. А сейчас переходим к изучению новой темы. Цель урока мы узнаем, если разгадаем ребус. (Приложение 2) Да, да! Именно эти слова записал Майкл Фарадей в своем дневнике в 1822 году. “Превратить магнетизм в электричество”. После открытия Эрстедом в 1820 году магнитного поля, было установлено, что магнитное поле и эл.ток всегда существуют одновременно. Фарадей, зная о тесной связи между током и магнитном полем, был уверен, что с помощью магнитного поля можно создать в замкнутом проводнике эл.ток. Он провёл многочисленные опыты и доказал это, открыв в 1831году явление электромагнитной индукции.
С биографией М.Фарадея нас познакомит студент …

V. Демонстрация опытов Фарадея.

Учитель. Рассмотрим опыты Фарадея, с помощью которых он открыл явление электромагнитной индукции.

1. Возьмем соленоид, соединенный с гальванометром (рис. 1), и будем вдвигать в него постоянный магнит. Оказывается, что при движении магнита стрелка гальванометра отклоняется. Если же магнит останавливается, то стрелка гальванометра возвращается в нулевое положение. То же самое получается при выдвижении магнита из соленоида или при надевании соленоида на неподвижный магнит. Такие опыты показывают, что индукционный ток возникает в соленоиде только при относительном перемещении соленоида и магнита.

Рис. 1

2. Будем опускать в соленоид В катушку с током А (рис. 2). Оказывается, что и в этом случае в соленоиде В возникает индукционный ток только при относительном перемещении соленоида В и катушки А.

Рис. 2

3. Вставим катушку А в соленоид В и закрепим их неподвижно (рис. 3). При этом тока в соленоиде нет. Но в моменты замыкания или размыкания цепи катушки А в соленоиде В появляется индукционный ток. То же самое

Рис. 3

Рис. 4

получается в моменты усиления или ослабления тока в катушке А с помощью изменения сопротивления R.
В дальнейшем цепь катушки

А, соединенную с источником электрической энергии, будем называть первичной, а цепь соленоида В, в которой возникает индукционный ток, – вторичной. Эти же названия будем применять и к самим катушкам.

4. Включим первичную катушку в сеть переменного тока, а вторичную катушку соединим с лампой накаливания (рис. 4). Оказывается, лампа непрерывно горит, пока в первичной катушке течет переменный ток.
Нетрудно заметить, что общим для всех описанных опытов является изменение магнитного поля в соленоиде, которое и создает в нем индукционный ток.
Выясним теперь, всякое ли изменение магнитного поля вокруг замкнутого контура наводит в нем индукционный ток. Возьмем плоский контур в виде рамки, соединенной с гальванометром. Поместим рядом с рамкой магнит так, чтобы его линии индукции не проходили внутри рамки, а находились в ее плоскости (рис.

5а).

Рис. 5

Оказывается, что при перемещении рамки или магнита вдоль плоскости рисунка стрелка гальванометра не отклоняется. Если же рамку поворачивать вокруг оси 00′ (рис. 5б), то в ней возникает индукционный ток.

На основании описанных опытов можно сделать следующий вывод: индукционный ток (и э. д. с. индукции) в замкнутом контуре появляется только в том случае, когда изменяется магнитный поток, который проводит через площадь, охваченную контуром.
С помощью этого явления может получится эл. ток практически любой мощности, а это позволяет широко использовать эл. энергию в промышленности. Получается она в основном с помощью индукционных генераторов, принцип работы которых основан на явлении эл-магнитной индукции. Поэтому Фарадей по праву считается одним из основателей электротехники.

Рассмотрим подробнее явление электромагнитной индукции.

Пусть в однородном магнитном поле с индукцией В находится прямолинейный металлический проводник длиной L.
Приведем этот проводник в движение со скоростью так, что бы угол между векторами В и составлял 90 градусов, то вместе с проводником будут направленно двигаться и его собственные электроны, так как их движение происходит в магнитном поле, то на них должна действовать сила Лоренца.
С помощью правила левой руки можно установить, что свободные электроны будут смещаться к концу А. И тогда между А и В возникает напряжение U , которое создаст в нем эл. силу Fэл., которая уравновесит Fл. Fэл.= Fл., в этом случае смещение электронов прекратится.
Fэл.= Е . q = U/L . q, а Fл.= В . . q . sinU/L . q = В . . q . sinU = В . . L . sin, но напряжение на полюсах при разомкнутой цепи = Е.
Еинд.= В . . L . sin

Рис. 6

А если проводник включить в цепь, то в ней возникает индукционный ток.

Направление индукционного тока, возникающего в прямолинейном проводнике при его движении в магнитном поле, определяется по правилу правой руки (рис. 7): если правую руку расположить вдоль проводника так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а отогнутый большой палец показывал направление движения проводника, то четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока в проводнике.

Рис. 7

VI. Закон Ленца.

Учитель. В катушке, замкнутой на гальванометр, при перемещении магнита, возникает индукционный ток. Как определить направление индукционного тока? По правилу правой руки? (А переломов не бойтесь!) Давайте определим это!
Индукционный ток создает собственное магнитное поле. Связь между направлением индукционного тока в контуре и индуцирующим магнитным полем была установлена Ленцем.
Пусть имеется катушка, вокруг катушки существует изменяющееся магнитное поле и оно пронизывает витки другой катушки. А при всяком изменении магнитного поля, пронизывающего контур замкнутого проводника, в нем наводится индукционный ток. А как определить направление индукционного тока? По правилу правой руки?
Обратимся к опыту. Почему кольцо отталкивается от магнита? А с прорезью нет? (U – тока нет.)

Значит в кольце возник ток (инд.), магнитное поле. И можно определить поле. Поменяем полюса магнита. И видим: что взаимодействие между полюсами всегда препятствует движению магнита. Ленцу удалось обобщить эту закономерность: эту связь называют законом Ленца.

Определение: индукционный ток всегда имеет такое направление, при котором его магнитное поле противодействует причине его вызывающей.

Eщё раз повторим правило Ленца.

Вернемся к опыту. Стрелка гальванометра отклоняется тем дальше, чем быстрее вдвигается в соленоид магнит или катушка с током.

Э.д.с. индукции, возникающая в какой-либо цепи, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока – время, за которое происходит изменение магнитного потока. Знак минус показывает, что когда магнитный поток уменьшается ( – отриц.), э.д.с. создает индукционный ток, увеличивающий магнитный поток и наоборот.
Исходя из формулы:

1Bб = 1В 1с

VII. Закрепление материала.

Просмотр видеофильма “Электромагнитная индукция”. Решение задач.

VIII. Задание на дом.

§ 23(2-6). № 18.10, № 18.12, № 14. Повторить “Эл.ток в газах”

IX. Итог урока.

Учитель. Спасибо вам за урок!.

Приложение 1.

Физический диктант

1. Напишите формулы для расчетов:

а) силы Лоренца;
б) магнитной проницаемости среды;
в) модуля вектора магнитной индукции;
г) магнитного потока;
д) силы Ампера;

2. Дополните следующие определения:

а) сила Лоренца – это …
б) сила Ампера – это …
в) температура Кюри – это …
г) магнитная проницаемость среды характеризует …

3. Какая физическая величина измеряется в теслах? Чему равна 1Тл?

4. Какими способами можно получить магнитное поле?

5. Какие величины характеризуют это поле?

6. Какую физическую величину измеряют в веберах? Чему равен 1Вб?

7. Дополните предложения:

а) У диамагнетиков они обладают свойством …
б) У ферромагнетиков их отличительные свойства …
в) У парамагнетиков для них характерно …
г) Сила Ампера применяется …
д) Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы состоят из ……………..,  действуют они так:
е) Сила Лоренца используется …

Приложение 2.

КРОССВОРД “ДОГАДАЙТЕСЬ”

По вертикали в выделенных клетках: катушка проводов с железным сердечником внутри. В каждую клетку включая нумерованную напишите по букве так чтобы по горизонтали получить слова:

1. Ученый, впервые обнаруживший взаимодействие электрического тока и магнитные стрелки.
2. Место магнита, где наблюдаются наиболее сильные магнитные действия.
3. Устройство, работающее на слабых токах, при помощи которого можно управлять электрической цепью с сильными токами.
4. Изобретатель первого в мире телеграфного аппарата, печатающего буквы.
5 и 6. Приборы, совместное пользование которыми позволяет передавать звук на далекие расстояния.
7. Изобретатель электромагнитного телеграфа и азбуки из точек и тире.
8. Ученый, объяснивший намагниченность молекул железа электрическим током.
9. Прибор, служащий для ориентации на местности, основной частью которого является магнитная стрелка.
10. Русский ученый, который изобрел электрический телеграф с магнитными стрелками.
11. Одна из основных частей приборов 5 и 6, названных выше.
12. Приемник тока, служащий для превращения электрической энергии в механическую.
13. Вещество, из которого делают постоянные магниты.

Приложение 3.

РЕБУС

Рис. 8

Прочитайте слова английского физика, которыми он определил поставленную перед собой задачу. Назовите ученого, год, когда эта задача была решена, и явление которое им было открыто.

КАКОЕ СЛОВО?

Отгадайте слово по буквам, каждую из которых надо определить, решив задачу

Рис. 9

1. Мысленно поставьте стрелку по направлению тока на участке проводника НМ.
2. Каков номер в алфавите второй буквы слова, покажет после включения тока северный конец магнитной стрелки.
3. Поставьте знак направления тока в кружке изображающем сечение проводника, и из двух подсчетов выберите тот, который содержит этот знак.
4. Мысленно поставьте стрелку, указывающую направление магнитных линий внутри катушки с током.
5. Нужная буква стоит у северного конца магнитной стрелки.
6. Выберите букву, которая стоит у положительного полюса источника тока.

ПРОЧТИ ФРАЗУ

Рис. 10

Урок физики по теме “Опыты Фарадея. Исследование явления электромагнитной индукции”

Основное назначение экспериментальных заданий – способствовать формированию у учащихся основных понятий, законов, теорий, развитию мышления, самостоятельности, практических умений и навыков, в том числе умений наблюдать физические явления, выполнять простые опыты, измерения, обращаться с приборами и материалами, анализировать результаты эксперимента, делать обобщения и выводы.

Фронтальные экспериментальные задания являются эффективным средством активизации обучения физике, способствуют формированию системы основных знаний, практических умений и навыков учащихся, развитию их мышления, творческого подхода к изучению явлений, создают условия для реализации принципа развивающего обучения. В результате системного выполнения экспериментальных заданий знания учащихся становятся глубокими прочными и тесно связанными с жизнью.

Обсуждение результатов работы является важным моментом проведения фронтальных экспериментальных заданий. Поэтому после выполнения задания необходимо предлагать отдельным учащимся рассказывать о полученных результатах. Требование пересказа содержания опыта и сообщить его, приучает их к анализу. Способствует развитию логического мышления. Прежде чем учащиеся сделают вывод, необходимо добиться от них полного понимания того, что они сделали и что получили.

При формулировке вывода не следует полностью полагаться на самостоятельное объяснение учащимися наблюдаемых явлений. Учителю необходимо «довести» умозаключения учащихся до необходимого научного уровня. Поэтому учитель вместе с учащимися корректирует полученные результаты, помогает сделать правильный вывод.

Наблюдение за выполнением экспериментальных заданий, обсуждение полученных результатов показывают учителю картину конкретных знаний, умений и навыков.

Выполнение экспериментальных заданий по теме «Электромагнитные явления» поможет учащимся глубже понять изучаемые электромагнитные явления, ознакомиться с устройством и принципом действия важнейших технических устройств: электромагнита, электродвигателя постоянного тока, телеграфа, звонка, лучше усвоить понятие переменного тока.

Урок: «Опыты Фарадея. Исследование явления электромагнитной индукции»

Тип урока: Применение знаний и формирование навыков.

1. Образовательная задача

2. Воспитательные задачи:

3. Развивающая задача:

Оборудование к уроку: гальванометр демонстрационный, магнит, провода соединительные, подковообразный магнит, катушка-моток проволочный, катушка с железным сердечником, источники питания, ТСО (компьютерная презентация Power Point по теме урока, карточки-задания).

Деятельность учителя Деятельность учащихся  Предполагаемые результаты
Организация класса и подготовка учащихся к работе  Учащиеся здороваются с гостями, настраиваются работе  Настраиваю учащихся на работу, быстрое включение всех учащихся в деловой ритм 
Актуализация знаний, постановка учебной проблемы
Мы с вами продолжаем изучать электродинамику – физику электромагнитных явлений. Сегодня мы вспомним о великом английском ученом Майкле Фарадее, о его опытах и проверим самостоятельно, поставив эксперимент, и убедимся в справедливости выводов сделанных ученым.
Давайте представим себе, что мы с вами находимся в 19 веке, в лаборатории Фарадея. Конечно, наши приборы отличаются от тех, что были тогда, да и многое из того, о чем Фарадей даже не догадывался нам уже известно. Ему для открытия потребовалось годы. Его дневники заполнялись аккуратно сделанными записями о результатах бесчисленных экспериментов.
Учащиеся заранее делятся на гомогенные группы.  
Каждый научный сотрудник должен обладать определенными знаниями, чтобы быть способным проводить исследовательские работы. Я предлагаю несколько способов проверки.  Задания, дифференцированные по степени сложности:
• Тест по вариантам
• Кроссворд
• Составить слово по картам
Дифференцированные задания предполагают создание ситуации успешности для каждого ученика
Проверяем результаты, те, кто писали тесты, меняемся, и считаем количество баллов, количество угаданных слов, угаданных букв, результаты выводятся на экран.      
Обобщение и систематизация знаний
– Итак, давайте вспомним всё то, что мы знаем о магнитном поле
– Что называют явлением электромагнитной индукции?
– Что называют индукционным током?
– Как определяется направление индукционного тока? 
• Это особый вид материи…
• Возникает вокруг проводника с током
• Действует на проводник с определенной силой
 
Цель лабораторной работы
На столе у нас есть приборы, я предлагаю вам повторить опыты Фарадея по обнаружению взаимосвязи электрического и магнитного полей, убедиться в существовании индукционного тока, какими способами можно получать индукционный ток.  
У каждого ученика лист с вопросами для оформления лабораторной работы Приучаем учащихся аккуратно оформлять лабораторные работы
Выполнение лабораторной работы
Давайте вспомним назначение и обозначение приборов, которые вам необходимы для проведения эксперимента.
• Гальванометр – как обозначается, для чего служит
• Полосовой магнит
• Катушка-моток
• Источник питания
Катушка, соединенная с источником тока, представляет собой электромагнит. Следовательно, если мы катушку соединим с источником питания, то вокруг неё возникнет магнитное поле.
Фронтальный опрос-беседа
Вызываю ученика к доске, он рисует схему
Меняя формулировки заданий, кроме развития памяти, одновременно проверяем качество усвоения программного материала
В вашем распоряжении полосовой магнит, катушка-проводник, гальванометр, который должен зафиксировать появление тока.     Самостоятельная работа учащихся в группе
Промежуточные итоги
При каких условиях возникает ток в катушке-мотке (пока учащиеся выполняют работу, рисую таблицу на доске, которая в лабораторной работе)  
Учащиеся выполняют работу по вопросам на листе Анализируют и обобщают знания по теме урока
Промежуточные итоги
– при каких условиях в цепи возникает ток?
– что это за ток, как он называется?
– как влияет скорость движения магнита относительно катушки на силу индукционного тока?
– как влияет полярность магнита на направление индукционного тока? 
Вызываю ученика к доске, который повторяет опыт на демонстрационных приборах, объясняет, делает выводы Подключается зрительное восприятие. Этот прием позволяет проверить знания учащихся по данной теме, развить быстроту реакции, внимание, умение объяснять
Заполним таблицу  Вызываю ученика к доске заполнить таблицу, по ходу заполнения поясняем, если ученик затрудняется, помогаем  
Можно этот опыт по обнаружению индукционного тока провести иначе, если в качестве магнита взять катушку с железным сердечником соединенную с источником питания (рисунок цепи на слайде)
– Чем будет являться катушка, соединенная с источником тока? (Нарисуем схему)
– Что произойдет, если мы вторую катушку будем двигать относительно первой? 
Она станет электромагнитом. Вокруг неё возникнет магнитное поле.
В цепи возникает индукционный ток
 
Итак, подведем итоги:(результаты при обсуждении выводятся на экран)
1. при любом изменении магнитного поля, пронизывающего катушку в ней возникает индукционный ток;
2. направление индукционного тока зависит от ориентации полюсов магнита;
3. величина индукционного тока зависит от скорости изменения числа линий магнитной индукции пронизывающего контур и не зависит от способа этого изменения. 
Ученики высказываются, результаты корректируем, записываем на листе. Анализируют полученную информацию, оценивают ответы, корректируют, исправляют при необходимости
Открытие Фарадеем явления электромагнитной индукции было сделано в 1832 году. «Польза» превращения магнетизма в электричество выявилось много лет спустя. По существу Фарадей «вывел» науку об электричестве и магнетизме из лаборатории. №3362 параграфа его знаменитой книги «Опытные исследования по электричеству» – вот итог его работы. Без появления этой книги (написанной без единой формулы, но содержащей описание тончайших опытов) невозможно представить электротехнику. Там указан путь к современным электрогенераторам. Сегодня без генераторов мы не можем представить себе не энергетику, ни транспорт.
Открытие электромагнитной индукции подготовило почву для другого грандиозного открытия – электромагнитных волн. А это в свою очередь вызвало развитие радио и телевидения. 
По желанию учащиеся могут рассказать некоторые моменты из биографии М. Фарадея.  
Я думаю, что сегодня вам было интересно, мы решили поставленные задачи, выяснили, какими способами индуцируется электрический ток, познакомились с историей открытия электромагнитной индукции, узнали новые факты об ученых внесших вклад в развитие науки, расширили кругозор    Дать общую характеристику работы класса, показать степень успешности и овладении содержанием урока.
Оцениваем деятельность каждого учащегося
Домашнее задание:
(выводится на экран)
§49, повторить,
Письменно: Проволочная рамка находится в однородном магнитном поле. В каких случаях в ней может возникнуть индукционный ток?
   

Опыты Фарадея

В главном, наиболее убедительном опыте Фарадея (рис. 10.1.) полосовой постоянный магнит (А) вдвигается в катушку (В). Катушка имеет значительное число витков и замкнута на чувствительный гальванометр. При введении в катушку, например, северного магнитного полюса, гальванометр регистрирует в катушке электрический ток. Он получил название наведенного или индукционного тока. Чем энергичнее происходит перемещение магнита в катушке, тем больше отброс стрелки гальванометра. Если магнит резко удалить из катушки, в ней вновь возникнет индукционный ток, но только уже противоположного направления. Ток, возникающий в катушке, сменит направление и в том случае, если вдвигать в нее не северный, а южный полюс магнита.

Этот эксперимент и сотни других подобных опытов позволили Фарадею сделать следующий вывод:

В замкнутом проводящем контуре возникает индукционный ток при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

Возникновение индукционного тока в замкнутом контуре при изменении пронизывающего его магнитного потока получило название явление электромагнитной индукции.

Рис. 10.1.

Вспомним, что поток вектора магнитной индукции через поверхностьравен скалярному произведению этих векторов:. Значит, изменение потока вектора магнитной индукции может быть связано с изменением только этих трех параметров:,или.

На рисунке 10.2 схематично представлена катушка индуктивности в виде одного витка, замкнутого на гальванометр. Рассмотрим теперь различные события, приводящие к возникновению в этом витке индукционного тока.

1.Постоянный магнит можно не только приближать или удалять от витка (т.е. менять вектор ), но и поворачивать: поток будет меняться за счет угла.

2.Постоянный магнит можно заменить катушкой с током. Такая катушка создает магнитное поле, аналогичное полю постоянного магнита.

Рис. 10.2.

3.Катушку с током можно оставить неподвижной и менять в ней силу тока. При этом будет меняться магнитное поле и поток, пронизывающий наш замкнутый контур. В контуре гальванометр вновь зарегистрирует электрический индукционный ток.

4.Магнитную индукцию поля катушки можно изменить, не меняя тока в ней, но вводя в нее железный сердечник F.

5.Наконец, при неизменном наводящем поле можно наблюдать появление индукционного тока в витке в момент “вытягивания” этого витка “в линию”. При этом изменяется площадь виткаSи поток магнитной индукции, что и приводит к возникновению индукционного тока.

Подобные эксперименты позволили Фарадею установить природу индукционного тока: он возникает в замкнутом контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

      1. Правило Ленца

Правило Ленца позволяет предсказать направление индукционного тока, возникающего при изменении пронизывающего его магнитного потока.

Вновь обратимся к фундаментальному опыту Фарадея. Его схема приведена на рис. 10.3. Будем вводить в катушку северный полюс постоянного магнита. При этом в катушке возникнет индукционный ток. Теперь катушка с током создает магнитное поле, аналогичное полю постоянного полосового магнита. Причем на торцеАкатушки возникнет северный магнитный полюс.

Рис. 10.3.

Если удалятьмагнит из катушки, направление тока в ней изменится и на ее торцеА произойдет смена полюсов: вместо северного появится южный магнитный полюс.

В первом случае магнитное поле катушки будет отталкивать магнит, который мы приближаем к катушке. Во втором — когда мы удаляем магнит — южный полюс магнитного поля катушки будет притягивать северный полюс удаляющегося постоянного магнита.

В обоих случаях магнитное поле индукционного тока стремится затормозить то движение постоянного магнита, которое, в конечном итоге, и приводит к возникновению индукционного тока.

Но нам известны методы получения индукционного тока, не связанные с движением магнитов (см., например, п. 3 на рис. 3.2). Чему же препятствует индукционный ток в этих случаях?

Причиной возникновения индукционного тока всегда является изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур. Именно этому изменению и препятствует своим магнитным полем индукционный ток. Эту особенность индукционного тока впервые сформулировал русский ученый Э.Х. Ленц.

Правило Ленца

Индукционный ток всегда имеет такое направление, что его собственное магнитное поле препятствует тому изменению исходного магнитного потока, которое стало причиной возникновения индукционного тока.

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

В 2021 году казахстанские школьники будут сдавать по-новому Единое национальное тестирование. Помимо того, что главный школьный экзамен будет проходить электронно, выпускникам предоставят возможность испытать свою удачу дважды. Корреспондент zakon.kz побеседовал с вице-министром образования и науки Мирасом Дауленовым и узнал, к чему готовиться будущим абитуриентам.

— О переводе ЕНТ на электронный формат говорилось не раз. И вот, с 2021 года тестирование начнут проводить по-новому. Мирас Мухтарович, расскажите, как это будет?

— По содержанию все остается по-прежнему, но меняется формат. Если раньше школьник садился за парту и ему выдавали бумажный вариант книжки и лист ответа, то теперь тест будут сдавать за компьютером в электронном формате. У каждого выпускника будет свое место, огороженное оргстеклом.

Зарегистрироваться можно будет электронно на сайте Национального центра тестирования. Но, удобство в том, что школьник сам сможет выбрать дату, время и место сдачи тестирования.

Кроме того, в этом году ЕНТ для претендующих на грант будет длиться три месяца, и в течение 100 дней сдать его можно будет два раза.

— Расскажите поподробнее?

— В марте пройдет тестирование для желающих поступить на платной основе, а для претендующих на грант мы ввели новые правила. Школьник, чтобы поступить на грант, по желанию может сдать ЕНТ два раза в апреле, мае или в июне, а наилучший результат отправить на конкурс. Но есть ограничение — два раза в один день сдавать тест нельзя. К примеру, если ты сдал ЕНТ в апреле, то потом повторно можно пересдать его через несколько дней или в мае, июне. Мы рекомендуем все-таки брать небольшой перерыв, чтобы еще лучше подготовиться. Но в любом случае это выбор школьника.

— Система оценивания останется прежней?

— Количество предметов остается прежним — три обязательных предмета и два на выбор. Если в бумажном формате закрашенный вариант ответа уже нельзя было исправить, то в электронном формате школьник сможет вернуться к вопросу и поменять ответ, но до того, как завершил тест.

Самое главное — результаты теста можно будет получить сразу же после нажатия кнопки «завершить тестирование». Раньше уходило очень много времени на проверку ответов, дети и родители переживали, ждали вечера, чтобы узнать результат. Сейчас мы все автоматизировали и набранное количество баллов будет выведено на экран сразу же после завершения тестирования.
Максимальное количество баллов остается прежним — 140.

— А апелляция?

— Если сдающий не будет согласен с какими-то вопросами, посчитает их некорректными, то он сразу же на месте сможет подать заявку на апелляцию. Не нужно будет ждать следующего дня, идти в центр тестирования, вуз или школу, все это будет электронно.

— С учетом того, что школьникам не придется вручную закрашивать листы ответов, будет ли изменено время сдачи тестирования?

— Мы решили оставить прежнее время — 240 минут. Но теперь, как вы отметили, школьникам не нужно будет тратить час на то, чтобы правильно закрасить лист ответов, они спокойно смогут использовать это время на решение задач.

— Не секрет, что в некоторых селах и отдаленных населенных пунктах не хватает компьютеров. Как сельские школьники будут сдавать ЕНТ по новому формату?

— Задача в том, чтобы правильно выбрать время и дату тестирования. Центры тестирования есть во всех регионах, в Нур-Султане, Алматы и Шымкенте их несколько. Школьники, проживающие в отдаленных населенных пунктах, как и раньше смогут приехать в город, где есть эти центры, и сдать тестирование.

— На сколько процентов будет обновлена база вопросов?

— База вопросов ежегодно обновляется как минимум на 30%. В этом году мы добавили контекстные задания, то что школьники всегда просили. Мы уделили большое внимание истории Казахстана и всемирной истории — исключили практически все даты. Для нас главное не зазубривание дат, а понимание значения исторических событий. Но по каждому предмету будут контекстные вопросы.

— По вашему мнению система справится с возможными хакерскими атаками, взломами?

— Информационная безопасность — это первостепенный и приоритетный вопрос. Центральный аппарат всей системы находится в Нур-Султане. Связь с региональными центрами сдачи ЕНТ проводится по закрытому VPN-каналу. Коды правильных ответов только в Национальном центре тестирования.

Кроме того, дополнительно через ГТС КНБ (Государственная техническая служба) все тесты проходят проверку на предмет возможного вмешательства. Здесь все не просто, это специальные защищенные каналы связи.

— А что с санитарными требованиями? Нужно ли будет школьникам сдавать ПЦР-тест перед ЕНТ?

— ПЦР-тест сдавать не нужно будет. Требование по маскам будет. При необходимости Центр национального тестирования будет выдавать маски школьникам во время сдачи ЕНТ. И, конечно же, будем измерять температуру. Социальная дистанция будет соблюдаться в каждой аудитории.

— Сколько человек будет сидеть в одной аудитории?

— Участники ЕНТ не за семь дней будут сдавать тестирование, как это было раньше, а в течение трех месяцев. Поэтому по заполняемости аудитории вопросов не будет.

— Будут ли ужесточены требования по дисциплине, запрещенным предметам?

— Мы уделяем большое внимание академической честности. На входе в центры тестирования, как и в предыдущие годы, будут стоять металлоискатели. Перечень запрещенных предметов остается прежним — телефоны, шпаргалки и прочее. Но, помимо фронтальной камеры, которая будет транслировать происходящее в аудитории, над каждым столом будет установлена еще одна камера. Она же будет использоваться в качестве идентификации школьника — как Face ID. Сел, зарегистрировался и приступил к заданиям. Мы применеям систему прокторинга.

Понятно, что каждое движение абитуриента нам будет видно. Если во время сдачи ЕНТ обнаружим, что сдающий использовал телефон или шпаргалку, то тестирование автоматически будет прекращено, система отключится.

— А наблюдатели будут присутствовать во время сдачи тестирования?

— Когда в бумажном формате проводили ЕНТ, мы привлекали очень много дежурных. В одной аудитории было по 3-4 человека. При электронной сдаче такого не будет, максимум один наблюдатель, потому что все будет видно по камерам.

— По вашим наблюдениям школьники стали меньше использовать запрещенные предметы, к примеру, пользоваться телефонами?

— Практика показывает, что школьники стали ответственнее относиться к ЕНТ. Если в 2019 году на 120 тыс. школьников мы изъяли 120 тыс. запрещенных предметов, по сути у каждого сдающего был телефон. То в прошлом году мы на 120 тыс. школьников обнаружили всего 2,5 тыс. телефонов, и у всех были аннулированы результаты.

Напомню, что в 2020 году мы также начали использовать систему искусственного интеллекта. Это анализ видеозаписей, который проводится после тестирования. Так, в прошлом году 100 абитуриентов лишились грантов за то, что во время сдачи ЕНТ использовали запрещенные предметы.

— Сколько средств выделено на проведение ЕНТ в этом году?

Если раньше на ЕНТ требовалось 1,5 млрд тенге из-за распечатки книжек и листов ответов, то сейчас расходы значительно сокращены за счет перехода на электронный формат. Они будут, но несущественные.

— Все-таки почему именно в 2021 году было принято решение проводить ЕНТ в электронном формате. Это как-то связано с пандемией?

— Это не связано с пандемией. Просто нужно переходить на качественно новый уровень. Мы апробировали данный формат на педагогах школ, вы знаете, что они сдают квалификационный тест, на магистрантах, так почему бы не использовать этот же формат при сдаче ЕНТ. Тем более, что это удобно, и для школьников теперь будет много плюсов.

Лабораторная работа по электромагнитной индукции. Разработка урока”Опыты Фарадея. Электромагнитная индукция”. Лабораторная работа «Исследование явления электромагнитной индукции». Явление электромагнитной индукции: рассмотрим опыт

Контрольные вопросы

1.Что такое электроемкость?

2. Дайте определение следующих понятий: переменный ток, амплитуда, частота, циклическая частота, период, фаза колебаний

Лабораторная работа 11

Изучение явления электромагнитной индукции

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).

Ход работы

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). 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 поток, 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 потока сквозь катушку в ней возникал больший по модулю ток?

На основании вашего ответа на последний вопрос сделайте и запишите 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.

9. Проверьте, возникает ли в катушке-мотке 1 индукционный ток в следующих случаях:

a. при замыкании и размыкании цепи, в которую включена катушка 2;

b. при протекании через катушку 2 постоянного тока;

c. 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? Почему он меняется?

11. Пронаблюдайте возникновение электрического тока в модели генератора (рис.). Объясните, почему в рамке, вращающейся в магнитном поле, возникает индукционный ток.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

2. Кем и когда был сформулирован закон электромагнитной индукции?

Лабораторная работа 12

Измерение индуктивности катушки

Цель работы: Изучение основных закономерностей электрических цепей переменного тока и знакомство с простейшими способами измерения индуктивности и емкости.

Краткая теория

Под действием переменной электродвижущей силы (ЭДС) в электрической цепи, в ней возникает переменный ток.

Переменным называется такой ток, который изменяется по направлению и по величине. В данной работе рассматривается только такой переменный ток, величина которого изменяется периодически по синусоидальному закону.

Рассмотрение синусоидального тока вызвано тем обстоятельством, что все крупные электростанции вырабатывают переменные токи, весьма близкие к синусоидальным токам.

Переменный ток в металлах представляет собой движение свободных электронов то в одном, то в противоположном направлении. При синусоидальном токе характер этого движения совпадает с гармоническими колебаниями. Таким образом, синусоидальный переменный ток имеет период Т  время одного полного колебания и частоту v  число полных колебаний за единицу времени. Между этими величинами имеется зависимость

Цепь переменного тока, в отличие от цепи постоянного тока, допускает включение конденсатора.

https://pandia.ru/text/80/343/images/image073.gif” alt=”http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/Image443.gif”>,

называемая полным сопротивлением или импедансом цепи. Поэтому выражение (8) называют законом Ома для переменного тока.

В данной работе активное сопротивление R катушки определяется при помощи закона Ома для участка цепи постоянного тока.

Рассмотрим два частных случая.

1. В цепи отсутствует конденсатор . Это значит, что конденсатор отключается и вместо него цепь замыкается проводником, падение потенциала на котором практически равно нулю, то есть величина U в уравнении (2) равна нулю..gif” alt=”http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/Image474.gif”>.

2. В цепи отсутствует катушка : следовательно .

При из формул (6), (7) и (14) соответственно имеем

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 неё (рис. 196). Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток во время движения магнита относительно катушки; во время его остановки.

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 поток, 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 неё одного и того же полюса магнита.

4. 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 потока сквозь катушку сила тока в ней была больше?
На основании вашего ответа на последний вопрос сделайте и запишите вывод о том, как зависит модуль силы индукционного тока, возникающего в катушке, от скорости изменения магнитного потока Ф, пронизывающего этукатушку.
5. Соберите установку для опыта по рисунку 197.
6. 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, путём 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. 198). Объясните, почему в рамке, вращающейся в магнитном поле, возникает индукционный ток.
Рис. 196

На этом уроке мы проведем лабораторную работу №4 «Изучение явления электромагнитной индукции». Целью этого занятия будет изучение явления электромагнитной индукции. С помощью необходимого оборудования мы проведем лабораторную работу, в конце которой узнаем, как правильно изучать и определять это явление.

Цель – изучение явления электромагнитной индукции .

Оборудование:

1. Миллиамперметр.

2. Магнит.

3. Катушка-моток.

4. Источник тока.

5. Реостат.

6. Ключ.

7. Катушка от электромагнита.

8. Соединительные провода.

Рис. 1. Экспериментальное оборудование

Начнем лабораторную работу со сбора установки. Чтобы собрать схему, которую мы будем использовать в лабораторной работе, присоединим моток-катушку к миллиамперметру и используем магнит, который будем приближать или удалять от катушки. Одновременно с этим мы должны вспомнить, что будет происходить, когда будет появляться индукционный ток.

Рис. 2. Эксперимент 1

Подумайте над тем, как объяснить наблюдаемое нами явление. Каким образом влияет магнитный поток на то, что мы видим, в частности происхождение электрического тока. Для этого посмотрите на вспомогательный рисунок.

Рис. 3. Линии магнитного поля постоянного полосового магнита

Обратите внимание, что линии магнитной индукции выходят из северного полюса, входят в южный полюс. При этом количество этих линий, их густота различна на разных участках магнита. Обратите внимание, что направление индукции магнитного поля тоже изменяется от точки к точке. Поэтому можно сказать, что изменение магнитного потока приводит к тому, что в замкнутом проводнике возникает электрический ток, но только при движении магнита, следовательно, изменяется магнитный поток, пронизывающий площадь, ограниченную витками этой катушки.

Следующий этап нашего исследования электромагнитной индукции связан с определением направления индукционного тока . О направлении индукционного тока мы можем судить по тому, в какую сторону отклоняется стрелка миллиамперметра. Воспользуемся дугообразным магнитом и увидим, что при приближении магнита стрелка отклонится в одну сторону. Если теперь магнит двигать в другую сторону, стрелка отклонится в другую сторону. В результате проведенного эксперимента мы можем сказать, что от направления движения магнита зависит и направление индукционного тока. Отметим и то, что от полюса магнита тоже зависит направление индукционного тока.

Обратите внимание, что величина индукционного тока зависит от скорости перемещения магнита, а вместе с тем и от скорости изменения магнитного потока.

Вторая часть нашей лабораторной работы связана будет с другим экспериментом. Посмотрим на схему этого эксперимента и обсудим, что мы будем теперь делать.

Рис. 4. Эксперимент 2

Во второй схеме в принципе ничего не изменилось относительно измерения индукционного тока. Тот же самый миллиамперметр, присоединенный к мотку катушки. Остается все, как было в первом случае. Но теперь изменение магнитного потока мы будем получать не за счет движения постоянного магнита, а за счет изменения силы тока во второй катушке.

В первой части будем исследовать наличие индукционного тока при замыкании и размыкании цепи. Итак, первая часть эксперимента: мы замыкаем ключ. Обратите внимание, ток нарастает в цепи, стрелка отклонилась в одну сторону, но обратите внимание, сейчас ключ замкнут, а электрического тока миллиамперметр не показывает. Дело в том, что нет изменения магнитного потока, мы уже об этом говорили. Если теперь ключ размыкать, то миллиамперметр покажет, что направление тока изменилось.

Во втором эксперименте мы проследим, как возникает индукционный ток , когда меняется электрический ток во второй цепи.

Следующая часть опыта будет заключаться в том, чтобы проследить, как будет изменяться индукционный ток, если менять величину тока в цепи за счет реостата. Вы знаете, что если мы изменяем электрическое сопротивление в цепи, то, следуя закону Ома, у нас будет меняться и электрический ток. Раз изменяется электрический ток, будет изменяться магнитное поле. В момент перемещения скользящего контакта реостата изменяется магнитное поле, что приводит к появлению индукционного тока.

В заключение лабораторной работы мы должны посмотреть на то, как создается индукционный электрический ток в генераторе электрического тока.

Рис. 5. Генератор электрического тока

Главная его часть – это магнит, а внутри этих магнитов располагается катушка с определенным количеством намотанных витков. Если теперь вращать колесо этого генератора в обмотке катушки будет наводиться индукционный электрический ток. Из эксперимента видно, что увеличение числа оборотов приводит к тому, что лампочка начинает гореть ярче.

Список дополнительной литературы:

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н. Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 347-348. Мякишев Г.Я. Физика: Электродинамика. 10-11 классы. Учебник для углубленного изучения физики / Г.Я. Мякишев, А.3. Синяков, В.А. Слободсков. – М.: Дрофа, 2005. – 476с. Пурышева Н.С. Физика. 9 класс. Учебник. / Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е., Чаругин В.М. 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2007.

План занятия

Тема занятия: Лабораторная работа: «Изучение явления электромагнитной индукции»

Вид занятия – смешанный.

Тип занятия комбинированный.

Учебные цели занятия : изучить явление электромагнитной индукции

Задачи занятия :

Образовательная: изучить явление электромагнитной индукции

Развивающие. Развивать умение наблюдать, формировать представление о процессе научного познания.

Воспитательная. Развивать познавательный интерес к предмету, вырабатывать умение слушать и быть услышанным.

Планируемые образовательные результаты: способствовать усилению практической направленности в обучении физики, формировании умений применять полученные знания в различных ситуациях.

Личностные: с пособствовать эмоциональному восприятию физических объектов, умению слушать, ясно и точно излагать свои мысли, развивать инициативу и активность при решении физических задач, формировать умение работать в группах.

Метапредметные: р азвивать умение понимать и использовать средства наглядности (чертежи, модели, схемы). Развитие понимания сущности алгоритмических предписаний и умений действовать в соответствии с предлагаемым алгоритмом.

Предметные: о владеть физическим языком, умением распознавать соединения параллельные и последовательные, умение ориентироваться в электрической схеме, собирать схемы. Умение обобщать и делать выводы.

Ход занятия:

1. Организация начала урока (отметка отсутствующих, проверка готовности студентов к уроку, ответы на вопросы студентов по домашнему заданию) – 2-5 мин.

Преподаватель сообщает учащимся тему урока, формулирует цели урока и знакомит учащихся с планом урока. Учащиеся записывают тему урока в тетради. Преподаватель создает условия для мотивации учебной деятельности.

Освоение нового материала:

Теория. Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

Магнитное поле в каждой точке пространства характеризуется вектором магнитной индукции В. Пусть замкнутый проводник (контур) помещаем в однородное магнитное поле (см. рис.1.)

Рисунок.1.

Нормаль к плоскости проводника составляет угол с направлением вектора магнитной индукции .

Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называется величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь S и косинус угла между векторами и .

Ф=В S cos α (1)

Направление индуктивного тока, возникающего в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через него определяется правилом Ленца: возникающий в замкнутом контуре индуктивный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

Применять правило Ленца надо так:

1. Установить направление линий магнитной индукции В внешнего магнитного поля.

2. Выяснить, увеличивается ли поток магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром (Ф 0), или уменьшается ( Ф 0).

3. Установить направление линий магнитной индукции В” магнитного поля

индуктивного тока I пользуясь правилом буравчика.

При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в последнем появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС, называемые ЭДС индукции.

Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

Приборы и оборудование: гальванометр, источник питания, катушки с сердечником, дугообразный магнит, ключ, соединительные провода, реостат.

Порядок выполнения работы:

1. Получение индукционного тока. Для этого нужно:

1.1. Используя рисунок 1.1., собрать схему, состоящую из 2х катушек, одна из которых подключается к источнику постоянного тока через реостат и ключ, а вторая располагаясь над первой, подключена к чувствительному гальванометру. (см. рис. 1.1.)

Рисунок 1.1.

1.2. Замкнуть и разомкнуть цепь.

1.3. Убедиться в том, что индукционный ток возникает в одной из катушек в момент замыкания электрической цепи катушки, неподвижной относительно первой, при этом наблюдая направление отклонения стрелки гальванометра.

1.4. Привести в движение катушку, соединенную с гальванометром, относительно катушки, подключенной к источнику постоянного тока.

1.5. Убедиться в том, что гальванометр обнаруживает возникновения электрического тока во второй катушке при всяком ее перемещении, при этом направление стрелки гальвонометра будет изменяться.

1.6. Выполнить опыт с катушкой соединенной с гальванометром (см. рис. 1.2.)

Рисунок 1.2.

1.7. Убедиться в том, что индукционный ток возникает при движении постоянного магнита относительно катушки.

1.8. Сделать вывод о причине возникновения индукционного тока в проделанных опытах.

2. Проверка выполнения правила Ленца.

2.1. Повторить опыт из пункта 1.6.(рис.1.2.)

2.2. Для каждого из 4х случаев данного опыта зарисовать схемы (4 схемы).

Рисунок 2.3.

2.3. Проверить выполнения правила Ленца в каждом случае и заполнить по этим данным таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

N опыта

Способ получения индукционного тока

Внесение в катушку северного полюса магнита

возрастает

Удаление из катушки северного полюса магнита

убывает

Внесение в катушку южного полюса магнита

возрастает

Удаление из катушки южного полюса магнита

убывает

3. Сделать вывод о проделанной лабораторной работе.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Как должен двигаться замкнутый контур в однородном магнитном поле, поступательно или вращательно, чтобы в нём возник индуктивный ток?

2. Объясните, почему индуктивный ток в контуре имеет такое направление, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению магнитного потока его вызвавшего?

3. Почему в законе электромагнитной индукции стоит знак « – »?

4. Сквозь намагниченное кольцо вдоль его оси падает намагниченный стальной брусок, ось которого перпендикулярна плоскости кольца. Как будет изменяться ток в кольце?

Допуск к лабораторной работе 11

1.Как называется силовая характеристика магнитного поля? Её графический смысл.

2.Как определяется модуль вектора магнитной индукции?

3.Дайте определение единицы измерения индукции магнитного поля.

4.Как определяется направление вектора магнитной индукции?

5.Сформулируйте правило буравчика.

6.Запишите формулу расчета магнитного потока. Каков его графический смысл?

7.Дайте определение единицы измерения магнитного потока.

8.В чем заключается явления электромагнитной индукции?

9.Какова причина разделения зарядов в проводнике, движущемся в магнитном поле?

10.Какова причина разделения зарядов в неподвижном проводнике,находящемся в переменном магнитном поле?

11.Сформулируйте закон электромагнитной индукции. Запишите формулу.

12.Сформулируйте правило Ленца.

13.Объясните правило Ленца на основе закона сохранения энергии.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ» Цель урока 6 изучить явление электромагнитной индукции. Оборудование: миллиамперметр, катушка-моток, источник питания, катушка с железным сердечником от разборного электромагнита, реостат, ключ, провода соединительные, магнит. Ход работы 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, двигая в нее. 3. Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток во время движения магнита относительно катушки? Во время его остановки? 4. Запишите, менялся ли магнитный поток Ф, пронизывающий катушку, во время движения магнита? Во время его остановки? 5. На основании ваших ответов на предыдущий вопрос, сделайте и запишите вывод о том, при каком условии в катушке возникал индукционный ток. 6. Почему при приближении магнита к катушке магнитный поток, 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 магнитной индукции В магнитного поля постоянного магнита вблизи этого магнита и вдали от него.) 7. 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. 8. Приближайте полюс магнит так 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 потока сквозь катушку в ней возникал больший по модулю ток? На основание вашего ответа на последний вопрос сделайте и запишите вывод о том, как зависит модуль силы индукционного тока, возникающего в катушке, от скорости изменения магнитного потока Ф, про

150.000₽ призовой фонд 11 почетных документов Свидетельство публикации в СМИ

Сообщение “Опыты Майкла Фарадея”

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение

«Средняя школа № 17» г. Палласовка

Сообщение по теме:

«Опыты Майкла Фарадея»

Автор:

Макаренко Даниил,

ученик 9 «б» класса

Руководитель:

Котов Константин Юрьевич,

учитель физики

г. Палласовка

2020 г.

Содержание

Введение ……………………………………………………………………..2

  1. История развития и опыты Фарадея ………………………………..2-3

  2. Закон Фарадея…………………………………………………………4

  3. Закон Фарадея-Максвелла……………………………………………5

  4. Экспериментальные исследования Фарадея по электричеству…..6-8

  5. Другие работы Майкла Фарадея по электромагнетизму………….8

Заключение…………………………………………………………………9

Библиография

Введение

В 1820 году было произведено открытие магнитного поля вокруг проводника Эрстедом. В то время производилось много опытов и экспериментов, связанных с электричеством. В 1831 году мир впервые узнал о понятии электромагнитной индукции. Именно тогда Майкл Фарадей обнаружил это явление, ставшее в итоге важнейшим открытием в электродинамике. (Американец Джозеф Генри тоже открыл, но не успел опубликовать свои результаты. Ампер также претендовал на открытие, но не смог представить свои результаты).

Фарадей Майкл (1791–1867) – знаменитый английский физик. Исследования в области электричества, магнетизма, магнитооптики, электрохимии. Создал лабораторную модель электродвигателя. Открыл экстратоки при замыкании и размыкании цепи и установил их направление. Открыл законы электролиза, первый ввел понятия поля и диэлектрической проницаемости, в 1845 г. употребил термин «магнитное поле». Кроме всего прочего, М. Фарадей открыл явления диа- и парамагнетизма. Он установил, что все материалы в магнитном поле ведут себя по-разному: ориентируются по полю (пара- и ферромагнетики) или поперек поля – диамагнетики.

1. История развития и опыты Фарадея

До середины XIX века считалось, что электрическое и магнитное поле не имеют никакой связи, и природа их существования различна. Но Майкл Фарадей был уверен в единой природе этих полей и их свойств. Явление электромагнитной индукции, обнаруженное им, впоследствии стало фундаментом для устройства генераторов всех электростанций. Благодаря этому открытию знания человечества об электромагнетизме шагнули далеко вперед.

Фарадей проделал следующий опыт: он замыкал цепь в катушке I и вокруг нее возрастало магнитное поле. Далее линии индукции данного магнитного поля пересекали катушку II, в которой возникал индукционный ток. То же самое происходит с двумя близко расположенными катушками: если к одной из катушек подключить источник переменного тока, то в другой также возникнет переменный ток, но лучше всего этот эффект проявляется, если две катушки соединить сердечником.

      По определению Фарадея общим для этих опытов является следующее: если поток вектора индукции, пронизывающий замкнутый, проводящий контур, меняется, то в контуре возникает электрический ток.

      Это явление называют явлением электромагнитной индукции, а ток – индукционным. При этом явление совершенно не зависит от способа изменения потока вектора магнитной индукции.

      Итак, получается, что движущиеся заряды (ток) создают магнитное поле, а движущееся магнитное поле создает (вихревое) электрическое поле и собственно индукционный ток.

      Для каждого конкретного случая Фарадей указывал направление индукционного тока.



На самом деле, одновременно с Фарадеем, но независимо от него, другой ученый Джозеф Генри обнаружил это явление. Однако Фарадей опубликовал свои исследования раньше. Таким образом, автором закона электромагнитной индукции стал Майкл Фарадей.

Сколько бы экспериментов не проводил Фарадей, неизменным оставалось одно условие: для образования индукционного тока важным является изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур (катушку).

2. Закон Фарадея

Явление электромагнитной индукции определяется возникновением электрического тока в замкнутом электропроводящем контуре при изменении магнитного потока через площадь этого контура.

Основной закон Фарадея заключается в том, что электродвижущая сила (ЭДС) прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Формула закона электромагнитной индукции Фарадея выглядит следующим образом:


И если сама формула, исходя из вышесказанных объяснений не порождает вопросов, то знак «-» может вызвать сомнения. Оказывается, существует правило Ленца – русского ученого, который проводил свои исследования, основываясь на постулатах Фарадея. По Ленцу знак «-» указывает на направление возникающей ЭДС, т.е. индукционный ток направлен так, что магнитный поток, который он создает, через площадь, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, которое вызывает данный ток.

«Мы не знаем никакого аналогичного положения в физике, когда такие простые и точные общие принципы требовали бы для своего реального понимания анализа с точки зрения двух различных явлений»

Ричард Фейнман

3. Закон Фарадея-Максвелла

После открытий Фарадея стало ясно, что старые модели электромагнетизма (Ампер, Пуассон и др.) неполны и должны быть существенно переработаны.

Точную формулировку этих законов и полную математическую модель электромагнетизма дал спустя 30 лет Джеймс Максвелл, родившийся в год открытия индукции (1831). В 1860-х годах Максвелл изложил идеи Фарадея математически. Уравнения, которые он вывел, легли в основу современной радиотехники и электротехники. Они выражаются следующим образом:

Где E – напряженность электрического поля на участке dl; H – напряженность магнитного поля на участке dl; N – поток электрической индукции, t – время.

Симметричный характер данных уравнений устанавливает связь электрических и магнитных явлений, а также магнитных с электрическими. Физический смысл, которым определяются эти уравнения, можно выразить следующими положениями:

  • если электрическое поле изменяется, то это изменение всегда сопровождается магнитным полем.

  • если магнитное поле изменяется, то это изменение всегда сопровождается электрическим полем.


Также Максвелл установил, что распространение электромагнитного поля равна скорости распространения света.

4. Экспериментальные исследования Фарадея по электричеству

Фарадей работал чрезвычайно методично — обнаружив эффект, он изучал его максимально глубоко — например, выяснял, от каких параметров и как он зависит (материал, температура и т. п.). Поэтому число опытов (и соответственно — число выпусков «Опытных исследований по электричеству») так велико. Нижеследующий краткий перечень тематики выпусков даёт представление о размахе и глубине исследований Фарадея.

  1. Индукция электрических токов. Образование электричества из магнетизма.

  2. Земная магнитоэлектрическая индукция.

  3. Тождество отдельных видов электричества, происходящих от различных источников (в то время многие физики считали, что разные способы получения генерируют принципиально «разное электричество»).

  4. О новом законе электрической проводимости.

  5. Об электрохимическом разложении. Влияние воды на электрохимическое разложение. Теория электрохимического разложения.

  6. О способности металлов и других твёрдых тел вызывать соединение газообразных тел.

  7. Об электрохимическом разложении (продолжение). О некоторых общих условиях электрохимического разложения. О новом приборе для измерения гальванического электричества. О первичном или вторичном характере выделяющихся у электродов химических веществ. Об определённой природе и о размерах электрохимического разложения.

  8. Об электричестве гальванического элемента; его источник, количество, напряжение и основные свойства его. О напряжении, необходимом для электролиза.

  9. Об индуктивном влиянии электрического тока на самого себя и об индуктивном действии электрических токов вообще.

  10. О гальванической батарее усовершенствованного типа. Некоторые практические указания.

  11. Теория индукции. Общие выводы относительно природы индукции.

  12. Об индукции (продолжение). Проводимость, или кондуктивный разряд. Электролитический разряд. Разрывной разряд и изоляция.

  13. Об индукции (продолжение). Разрывной разряд (продолжение).

  14. Природа электрической силы или сил. Связь между электрической и магнитной силами. Замечания об электрическом возбуждении.

  15. Заключение о характере направления электрической силы у электрического угря.

  16. Об источнике мощности гальванического элемента.

  17. Об источнике мощности гальванического элемента (продолжение). Действие температуры. Действие разведения. Изменения порядка металлических элементов в гальванических цепях. Неправдоподобность предположения о контактной природе силы.

  18. Об электричестве, развивающемся при трении воды и пара о другие тела.

  19. Действие магнитов на свет. Действие электрических токов на свет.

  20. О новых магнитных действиях и о магнитном состоянии всякого вещества. Действие магнитов на тяжёлое стекло. Действие магнитов на другие вещества, оказывающие магнитное действие на свет. Действие магнитов на металлы вообще.

  21. О новых магнитных действиях и о магнитном состоянии всякого вещества (продолжение). Действие магнитов на магнитные металлы и их соединения. Действие магнитов на воздух и газы.

  22. О кристаллической полярности висмута и других тел и её отношении к магнитной форме силы. Кристаллическая полярность висмута, сурьмы, мышьяка. Кристаллическое состояние различных тел. О природе магнекристаллической силы и общие соображения. О положении кристалла сульфата железа в магнитном поле.

  23. О полярном или ином состоянии диамагнитных тел.

  24. О возможной связи между тяготением и электричеством.

  25. О магнитном и диамагнитном состоянии тел. Газообразные тела под влиянием магнитной силы не расширяются. Разностное магнитное действие. Магнитные свойства кислорода, азота и пустоты.

  26. Способность проводить магнетизм. Магнитная проводимость. Полярность проводимости. Магнекристаллическая проводимость. Атмосферный магнетизм.

  27. Об атмосферном магнетизме (продолжение). Экспериментальное исследование законов магнитного действия атмосферы и их применение к отдельным случаям. Доклад об атмосферном магнетизме.

  28. О магнитных силовых линиях, определённость их характера и их распределение в магните и в окружающем пространстве.

  29. О применении индукционного магнитоэлектрического тока для обнаружения и измерения магнитной силы.

    1. Другие работы Майкла Фарадея по электромагнетизму

Фарадей собрал первый трансформатор, исследовал самоиндукцию, открытую в 1832 году американским учёным Дж. Генри, разряды в газах и др. При исследовании свойств диэлектриков ввёл понятие диэлектрической проницаемости (которую называл «индуктивной способностью»).

В 1836 году, работая над проблемами статического электричества, Фарадей провёл эксперимент, показавший, что электрический заряд воздействует только на поверхность замкнутой оболочки-проводника, не оказывая никакого воздействия на находящиеся внутри неё объекты. Данный эффект связан с тем, что противоположные стороны проводника приобретают заряды, поле которых компенсирует внешнее поле. Соответствующие защитные свойства используются в устройстве, известном ныне как клетка Фарадея.

Фарадей обнаружил поворот плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). Это означало, что свет и электромагнетизм тесно связаны. Убеждённость Фарадея в единстве всех сил природы нашла ещё одно подтверждение.

Заключение

Столь выдающийся вклад в науку Фарадею удалось внести, прежде всего, благодаря тому, что он был изобретательным экспериментатором, не боявшимся проводить опыты, ставившие под сомнение устоявшиеся научные представления своей эпохи. Он был также выдающимся популяризатором науки: в 1826 году он организовал при Королевском институте ежегодные циклы лекций для детей, которые читаются и сегодня.

Библиография

1.  Абрамов Я. В. Майкл Фарадей / Я. В. Абрамов // Абрамов Я. В. Лавуазье. Фарадей. Лайель. Чарлз Дарвин. Карл Бэр: биогр. повествования. — Челябинск: Урал, 1998. — С. 73-153.  22.3
2. Азерников В. З. Майкл Фарадей. Открытие электромагнитной индукции и двух законов электролиза / В. З. Азерников // Азерников В. З. Физика. Великие открытия— М., 2000. — С. 75-82
3.  Глухов А. Г. «Экспериментальные исследования» Майкла Фарадея / А. Г. Глухов // Глухов А. Г.
4.  Голованов Я. К. Майкл Фарадей : «Превратить магнетизм в электричество» / Я. К. Голованов // Голованов Я. К. Этюды об ученых— М., 1976. — С. 238-243.: ил.
5. Золотое правило электриков // Я познаю мир: Великие ученые: дет. энцикл. / сост. Пономарева Т. Д. — М., 2004. — С. 265-281. 

6. Томилин А. Н. Эпоха Фарадея-Максвелла / А. Н. Томилин // Томилин А. НМир электричества— М., 2004. — С. 173-190. 

7.  Харт М. Х. Майкл Фарадей. / М. Х. Харт // Харт М. Х. Сто великих людей— М., 1998. — С. 134-137. 

Эксперимент Фарадея | Научный проект

Навести ток в проводе с помощью магнита.

Что произойдет, если пропустить сильный магнит через петлю из медной проволоки?

  • Стержневой магнит
  • Изолированный медный провод
  • Гальванометр (токомер чувствительный)
  • Картонное бумажное полотенце или тюбик от туалетной бумаги
  1. Плотно оберните медный провод вокруг картонной трубки, чтобы образовался соленоид.Оберните столько раз, сколько сможете, и не забудьте оставить несколько дюймов на каждом конце для подключения к гальванометру.
  2. Подключите каждый свободный конец провода к положительной и отрицательной клеммам гальванометра.
  3. Включить гальванометр.
  4. Вставьте магнит в картонную трубку и переместите его. Что происходит? Запишите свои наблюдения.
  5. Попробуйте переместить магнит быстрее или медленнее. Что происходит?
  6. Выключите гальванометр и отсоедините одну из клемм.
  7. Уменьшите количество оборотов соленоида. Подключите и включите гальванометр.
  8. Вставьте магнит в картонную трубку и снова поверните его. Что происходит? Запишите свои наблюдения. Влияет ли количество катушек на количество генерируемого тока?

Чем быстрее движется магнит, тем больше тока генерируется в контуре. То же самое и с катушками: чем больше катушек в соленоиде, тем больше генерируется ток.

В эксперименте Фарадея магнит действует на расстоянии (внутри трубки) и воздействует на электроны, перемещая их. С медной проволокой это легко сделать, потому что электроны движутся с небольшим сопротивлением (что объясняет, почему медь является таким отличным проводником). Важно, чтобы провод образовывал замкнутый контур (замкнутый контур), иначе это не сработает! Магнитное поле действует на все части петли немного по-разному из-за направления магнитного поля. Поле толкает ток в одном или другом направлении, в зависимости от того, к какому полюсу магнита приближается.Это можно выяснить с помощью правила правой руки.

Движение «большой палец вверх» совершается управляющей рукой. Большой палец представляет направление магнитного поля, а изгиб пальцев представляет направление тока в петле.

Двигатели и генераторы используют магнитное движение для создания тока и отправки электричества для выполнения полезной работы в силовые машины. Полярные сияния в небе вызваны электрически заряженными частицами магнитным полем Земли.Электромагнетизм полезен и красив!

Заявление об ограничении ответственности и меры предосторожности

Education.com предлагает идеи проекта Science Fair для информационных целей. только для целей. Education.com не дает никаких гарантий или заверений относительно идей проектов Science Fair и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких Информация. Получая доступ к идеям проекта Science Fair, вы отказываетесь от отказаться от любых претензий к Education.com, которые возникают из-за этого. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и идеям проектов Science Fair покрывается Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, которые включают ограничения об ответственности Education.com.

Настоящим дается предупреждение, что не все идеи проекта подходят для всех индивидуально или при любых обстоятельствах. Реализация идеи любого научного проекта должны проводиться только в соответствующих условиях и с соответствующими родительскими или другой надзор.Прочтите и соблюдайте правила техники безопасности всех Материалы, используемые в проекте, являются исключительной ответственностью каждого человека. Для Для получения дополнительной информации обратитесь к справочнику по научной безопасности вашего штата.

– Схема диска Фарадея, изображающая линии магнитного потока …

Контекст 1

… электродинамика находится в медленном, но непрерывном развитии, и некоторые из недавних достижений являются результатом продолжающихся дискуссий на протяжении десятилетий.Некоторые примеры – которые показывают, что классическая электродинамика, хотя и хорошо известная и консолидированная, все еще развивается, – даются недавними разработками нелокальных квантовых эффектов, включающих электромагнитные (ЭМ) взаимодействия [1]. Эти успехи в квантовой физике стали возможными только после того, как были решены некоторые старые противоречивые проблемы классической электродинамики, что привело, среди прочего, к новому и правильному выражению силы, действующей на магнитный диполь в присутствии изменяющихся во времени электромагнитных полей [2 ].Следует упомянуть еще один подход, который находится в стадии разработки, – это подход стохастической электродинамики со спином [3], который, как предполагается, обеспечит классическую интерпретацию многих квантовых эффектов. В дополнение к этому, есть и другие недавние примеры полемического характера, когда стандартная электродинамика подвергалась сомнению, и некоторые из них ссылаются на справедливость закона Ампера. Эти полемические примеры рассматривались как с теоретической [4], так и с экспериментальной точек зрения [5] в недавних статьях, подтверждающих стандартную электродинамику.В том же духе, который мотивировал упомянутые статьи [4] и [5], мы полагаем, что здесь стоит пересмотреть один из тестов классической электродинамики, эксперимент Траутона-Нобла (TN), который недавно обсуждался в литературе. . Результат эксперимента TN десятилетиями считался нулевым результатом. Траутон и Ноубл хотели проверить, что заряд, движущийся относительно системы эфира, в которой справедливы уравнения Максвелла, создает магнитное поле. Чтобы проверить эту гипотезу, они подвесили заряженный конденсатор на тонкую нить.Поскольку предполагалось, что Земля (и конденсатор) движется относительно структуры эфира, магнитное поле, создаваемое одним из зарядов движущегося конденсатора, будет действовать через силу Лоренца на другой заряд, производя крутящий момент и наблюдаемое вращение аппарата. Впервые эксперимент был проведен TN [6], а затем Чейзом [7], а позднее и с высокой чувствительностью Хайденом [8]. Результаты всех этих экспериментов пока указывают на то, что эффекта, которого искали Траутон и Ноубл, не существует.Однако недавно Корнилл [9] заявил, что он провел эксперимент TN с положительным результатом, и приводит ряд причин, по которым предыдущие эксперименты потерпели неудачу, в то время как его результаты были успешными. Этот результат удивителен, потому что он, кажется, бросает вызов общепринятой интерпретации эксперимента TN и стандартной релятивистской интерпретации классической электродинамики. В данной статье мы показываем, что проверка интерпретации закона Фарадея в дифференциальной форме может быть связана с экспериментом типа TN.Кроме того, мы проясняем экспериментальные пределы исходного эксперимента TN и эксперимента, проведенного Корнилем. В следующей статье мы рассмотрим еще одну проверку закона Фарадея в дифференциальной форме и укажем на интересное и уникальное экспериментальное следствие справедливости законов сохранения в электродинамике. Не рассматривая здесь подробно теоретические аргументы Корниля, мы заметили, что экспериментальная установка Корниля отличается от других, поскольку он не экранировал подвешенный конденсатор от внешних электрических полей.Он также упоминает, что магнитное поле Земли не может создавать крутящий момент, потому что заряды конденсатора покоятся в лабораторной системе координат Земли. Цель этой статьи – показать, что, вопреки распространенному мнению, в конкретных экспериментальных условиях эксперимент типа TN, состоящий из подвешенного заряженного конденсатора, может быть успешным. Фактически, согласно стандартной интерпретации закона индукции Фарадея, положительный результат теоретически возможен, если принять во внимание влияние небольшого магнитного поля Земли на конденсатор.Однако ожидаемый ненулевой результат относится к действию внешнего магнитного поля Земли на конденсатор TN, который фактически вращается вокруг оси Земли в своем дневном вращательном движении. Это не относится к эффекту, первоначально искавшемуся TN, и, вероятно, даже не согласуется с экспериментом Корнилла. Более того, рассмотренный здесь эксперимент TN-типа может предоставить окончательную количественную проверку старой теории «разрезания» силовых линий магнитного поля, которая предположительно была качественно опровергнута экспериментом Кеннарда [10].В заключительной части статьи мы указываем экспериментальные условия, которые приводят к положительному результату для эксперимента типа TN, и комментируем экспериментальный результат Корниля. Диск Фарадея, показанный на рис. 1, состоит из проводящего диска, вращающегося вокруг своей оси симметрии и подключенного к электрической цепи AECR с одним концом (A) на оси в центре диска, а другим концом (R) в виде скользящего контакта, касающегося внешняя окружность. Когда магнит помещается рядом с вращающимся диском с его магнитным полюсом, выровненным вдоль оси диска, в цепи протекает индукционный ток.Если магнитное поле B однородно около диска радиуса R, вращающегося с угловой частотой ω, дается электродвижущая сила …

16.4.2: Моделирование закона Фарадея – Physics LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Вопросы моделирования:
  2. Резюме
  3. Вопросы по закону Фарадея:

В этом моделировании вы можете поэкспериментировать с законом Фарадея.{2} \). Техническое определение закона Фарадея гласит, что изменяющийся магнитный поток (\ (\ phi \)) вызывает электродвижущую силу ( ЭДС в вольтах). Если есть цепь, эта ЭДС вызовет протекание тока, как аккумулятор. Второй закон, Закон Ленца , гласит, что ток будет течь в направлении, противоположном изменению, вызвавшему ток. Текущее направление отображается двумя разными способами; один – стрелкой на измерителе, прикрепленном к катушке.Другая – стрелка, которая появляется под катушкой при протекании тока.

Вопросы моделирования:

  1. Запустите моделирование и медленно проведите магнитом вперед и назад через катушку. Что происходит с ЭДС (показанной на графике и в рамке ниже), когда северный полюс магнита перемещается в катушку? В какую сторону указывает стрелка на измерителе?
  2. Что происходит с ЭДС, когда северный конец магнита удаляется (вправо) от катушки? В какую сторону в этом случае указывает игла?
  3. Что происходит с ЭДС, если магнит не движется?
  4. Когда магнит находится близко к катушке, но не движется, ЭДС равна нулю.А как насчет потока (\ (\ phi \))? В этом суть закона Фарадея, чтобы возникла ЭДС, поток должен измениться.
  5. Выбор кнопки реверса позволяет перетащить катушку вместо магнита. Запустите моделирование после нажатия кнопки реверса. Есть ли разница на графиках, если вы перемещаете магнит или катушку? Объяснять.
  6. Теперь выберите кнопку катушки и запустите моделирование. Как мы видели ранее в этой главе, катушка, по которой течет ток, будет иметь магнитное поле.Есть ли разница в графике ЭДС, если протянуть через неподвижную катушку катушку с током вместо магнита? Объяснять.
  7. Теперь выберите кнопку микрофона и запустите моделирование. Это имитация микрофона с подвижной катушкой. В этом типе микрофона небольшая катушка прикреплена к гибкой диафрагме. Когда звуковые волны попадают на диафрагму, это заставляет катушку вибрировать рядом с неподвижным магнитом. Изменяющийся поток в катушке вызывает протекание тока в соответствии с законом Фарадея.Именно этот ток усиливается и отправляется на громкоговорители, записывается на магнитную ленту или цифровую запись (см. Следующую главу). Вы можете изменить частоту звуковой волны. Как это влияет на частоту ЭДС, показанную на графике?

Сводка

Закон

Ома гласит, что напряжение действует как своего рода потенциальная энергия, которая заставляет заряд течь, если есть путь (цепь). Количество зарядов в цепи остается фиксированным, но они переносят электрическую энергию, которая превращается в другие полезные формы энергии (свет, тепло, звук и т. Д.).) компонентами в цепи (лампочка, тостер, стерео). Токи вызывают магнитные поля. Если ток оказывается в магнитном поле, вызванном каким-либо другим источником (магнитом или другим током), он будет чувствовать силу, если только он не движется параллельно магнитному полю. Это основа электродвигателя. Закон Фарадея гласит, что изменение магнитного поля на через область (или, что эквивалентно, изменение области с постоянным полем) вызовет напряжение. Это механизм, стоящий за электрическими генераторами, кредитными картами, металлоискателями, жесткими дисками компьютеров и т. Д.

Вопросы по закону Фарадея:

  1. Почему катушку генератора труднее повернуть, когда он вырабатывает электричество, чем когда нет?
  2. Магнит, падающий через узкую медную трубку, замедлится, даже если медь не магнитная (ваш инструктор мог продемонстрировать это в классе). Объясните, почему это происходит.
  3. Ваш автомобиль сжигает больше бензина, когда вы включаете фары, чем если свет выключен?
  4. Когда вы проводите по кредитной карте, считыватель получает информацию с полоски на обратной стороне карты.Объясните, как это работает.
  5. Большинство светофоров соединяются с помощью небольшого компьютерного чипа с проводом, встроенным в дорогу, который определяет присутствие автомобиля. Как это работает?
  6. Металлодетекторы службы безопасности аэропорта могут обнаруживать немагнитные металлы, такие как алюминий. Объясните, как это работает.
  7. Информация содержится на жестком диске вашего компьютера в виде серии небольших магнитных полей (жесткие диски содержат частицы железа, встроенные в них, так что различные области могут быть намагничены).Считывающая головка состоит из небольшой катушки с проволокой, которая расположена очень близко к диску и может перемещаться, чтобы добраться до различных частей диска. Объясните, как считывающая головка обнаруживает информацию. Сработало бы это, если бы диск не вращался?
  8. Объясните, как работает генератор.
  9. В чем разница между электродвигателем и электрогенератором?
  10. Почему трансформаторы не работают с постоянным током (DC)?
  11. Почему энергия передается при высоком напряжении (и низком токе) на большие расстояния?
  12. Что такое закон Фарадея?
  13. Трансформатор с \ (10 ​​\) витками в первичной обмотке и \ (100 \) витками во вторичной обмотке преобразует переменное напряжение \ (5 \ text {V} \) в \ (50 \ text {V} \) .Объясните, почему это не противоречит закону сохранения энергии.
  14. Звукосниматель для электрогитары состоит из небольшой металлической катушки с проволокой, обернутой вокруг магнита. По закону Фарадея в катушке индуцируется ток, если магнитное поле возле датчика изменяется. Будет ли звукосниматель этого типа работать с нейлоновыми или другими неметаллическими струнами? Объяснять.
  15. Предположим, что металлическая струна вибрирует в \ (100 \ text {Hz} \) перед звукоснимателем, описанным в предыдущем вопросе. Какую частоту будет иметь индуцированный ток в катушке в соответствии с законом Фарадея?

AC Эффект Фарадея – LabWiki

Вращение Фарадея (FR) – классический эксперимент, объединяющий элементы оптики, электромагнетизма и квантовой механики.Традиционно это делается с полями постоянного тока. Мы собираемся познакомить участников с версией, в которой используются поля AC. FR относится к вращению вектора поляризации света, когда он проходит через среду в присутствии магнитного поля. Более подробное описание процесса должно включать описание того, как присутствие поля вызывает двойное лучепреломление в среде, тем самым вводя два немного разных показателя преломления для двух круговых поляризаций, комбинация которых представляет собой падающий линейно поляризованный свет.Как только это двулучепреломление вводится, круговые поляризации перемещаются с разными скоростями, и их последующая рекомбинация за пределами образца, по-видимому, приводит к вращающемуся линейно поляризованному свету. Угол поворота зависит от напряженности поля и длины пройденного пути. Специфическая для материала константа пропорциональности называется постоянной Верде материала.

Рисунок: Схема аппарата вращения Фарадея

FR представляет фундаментальный и технологический интерес.Вариант этого эффекта с участием ферромагнитных материалов используется в оптических изоляторах, которые являются неотъемлемой частью любой фотонной схемы. FR обычно используется для исследования структур энергетических уровней и зеемановского расщепления в различных материалах. Еще одно необычное применение этой идеи – посмотреть на FR радиоволн из разных частей Вселенной для оценки галактических и межгалактических магнитных полей. В последнее время много исследований было сосредоточено на FR радиосигналов из ионосферы (FR из-за свободных зарядов).

Участники узнают об основах обнаружения на основе захвата и его роли в минимизации шума. Они узнают о деталях резонансного контура, который используется для генерации магнитных полей. Наконец, участники узнают о том, как FR используется с различными типами материалов, чтобы узнать о различных типах информации, которая варьируется от свойств материала до кинематики реакции.

Эксперимент будет разделен на две части. Первая часть будет посвящена теории, лежащей в основе конструкции и сборки установки FR, а также интеграции обнаружения блокировки и роли, которую играют поля переменного тока в облегчении такой схемы обнаружения.Вторая часть эксперимента будет состоять из измерений FR на стандартных образцах, таких как стекло и вода (диа- и парамагнитные). В зависимости от прогресса, достигнутого участниками, им могут быть предложены различные варианты схемы измерения, такие как определение характеристик образцов, которые создают мультигармонический отклик, и то, как можно интерпретировать эти высшие гармоники сигнала с точки зрения магнитного поведения образцов (суперпарамагнитные характеристики). образцы).

Ожидается, что участники будут иметь при себе свои компьютеры и иметь некоторый практический опыт анализа данных.Они будут проинструктированы о надлежащих мерах предосторожности, необходимых в среде с высоким напряжением.

Наконец, хотя в эксперименте используется много предметов, которые обычно встречаются в физических лабораториях (лазеры, детекторы, генераторы функций), два элемента, которые жизненно важны для эксперимента, – это синхронный усилитель и аудиоусилитель. Многие отремонтированные усилители с синхронизацией можно приобрести у поставщиков, но даже новый может стоить всего 1250 долларов. Подходящие усилители звука можно приобрести за 150–200 долларов.

Закон электромагнитной индукции Фарадея: уравнение и применение – стенограмма видео и урока

Закон Фарадея

Это открытие было настолько фундаментальным и важным, что теперь известно как Закон Фарадея , который гласит, что величина индуцированного напряжения равна скорости изменения магнитного потока.Это может быть представлено в форме уравнения как:

Это довольно много, поэтому давайте разберемся, чтобы посмотреть, что здесь происходит.

Сначала нам нужно освежить наш греческий язык. Для этого закона мы собираемся использовать греческую букву эпсилон , чтобы обозначить величину индуцированного напряжения, также известного как ЭДС . Это означает «электродвижущая сила». Думайте об этом как об электрическом токе, вызванном движением силы.Также может быть полезно увидеть, что epsilon выглядит как курсивный E для «EMF». Далее идет буква , дельта , что означает «изменение». Наконец, у нас есть phi , который представляет магнитный поток. Это просто величина магнитного поля, проходящего через заданную площадь поверхности. В случае Фарадея площадь поверхности проходила через катушку с проволокой, в которую он перемещал магнит и из него. Наконец, t внизу уравнения означает «время».

Теперь, когда мы знаем, как читать закон Фарадея, давайте посмотрим, что именно он означает. Мы можем сказать, просто взглянув на уравнение, что ЭДС и магнитный поток пропорциональны, потому что оба находятся наверху в уравнении. Это означает, что по мере того, как одна переменная увеличивается или уменьшается, другая переменная будет изменяться в том же направлении на ту же величину. Изменение времени находится внизу, это означает, что оно обратно пропорционально ЭДС. Изменение здесь будет противоположным. Когда одна переменная увеличивается или уменьшается, другая переменная будет меняться в противоположном направлении на ту же величину.По мере увеличения изменения магнитного потока увеличивается и ЭДС. Но если изменение во времени увеличится, ЭДС уменьшится. Помните: «дельта» означает «изменение», так что это не величина потока или время, а величина изменения одной из тех переменных, которые нас интересуют.

Возьмем катушки с проволокой Фарадея, Например. Если у вас есть магнит, и вы пропустите его через петлю из проволочной катушки, вы создадите или индуцируете определенное количество напряжения. Но если вы пропустите тот же магнит через катушку с вдвое большим количеством витков, вы создадите вдвое больше напряжения, потому что вы удвоили площадь поверхности, через которую проходит магнитное поле.Если вы пропустите магнит через катушку с 20 петлями, вы наведете в 20 раз больше напряжения. Таким образом, мы можем видеть, как магнитный поток и ЭДС пропорциональны, потому что они изменяются на одинаковую величину.

Мы можем использовать провод катушки Фарадея, чтобы увидеть, как время также влияет на ЭДС. При очень медленном перемещении магнита по петлям катушки создается небольшое напряжение, потому что изменение во времени очень велико. Однако быстро перемещайте этот магнит через петлю, и вы создаете большое напряжение, потому что изменение во времени очень мало.Это показывает нам, как эти двое обратно пропорциональны – когда один растет, другой опускается на ту же величину. Большое изменение во времени (медленное движение) означает, что создается небольшое напряжение, в то время как небольшое изменение во времени (быстрое движение) означает, что индуцируется большое напряжение.

Применение закона Фарадея

Закон Фарадея выходит далеко за рамки классных лабораторных экспериментов с магнитами и проводами. Реальные применения этого типа индукции напряжения многочисленны, и, знаете ли вы об этом или нет, они окружают вас в повседневной жизни.

И генераторы, и двигатели используют закон Фарадея. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую, поэтому он полезен при отключении электроэнергии. Двигатель делает обратное и преобразует электрическую энергию в механическую. Это делает их полезными для питания транспортных средств. Генератор вырабатывает электрический ток, вращая катушку в постоянном магнитном поле. В двигателе через катушку проходит ток, который заставляет его вращаться. В любом случае оба используют катушки с проволокой и магнитные поля для наведения напряжения.Каждый раз, когда вы едете на работу или в школу, вы применяете закон Фарадея!

Индукционная готовка также использует закон Фарадея. Это когда через катушку на плите протекает ток, который создает магнитное поле. Когда другой проводящий материал, такой как сковорода, помещается поверх этой области, на него наводится ток, нагревая его и готовя все, что находится в сковороде. Что действительно приятно в этом, так это то, что сама плита не нагревается, и нет прямой передачи тепла, как в газовой или электрической плите.Сковорода нагревается магнитным полем, поэтому вы можете дотронуться до плиты, не обожгясь!

Электрогитары, трансформаторы и электромагнитные расходомеры также используют закон Фарадея. Как видите, уважение к Фарадею и его творчеству заслужено.

Краткое содержание урока

Майкл Фарадей считается одним из наших величайших ученых, и это очень подходящее название. Изобретатель и первооткрыватель многих вещей, одно из величайших открытий Фарадея заключалось в том, как напряжение может быть индуцировано изменяющимся магнитным полем, известным как электромагнитная индукция .

Закон Фарадея резюмировал электромагнитную индукцию следующим образом: величина индуцированного напряжения равна скорости изменения магнитного потока. Это говорит о том, что величина напряжения равна изменению магнитного потока с течением времени, или, в форме уравнения: Эпсилон = Дельта Фи / Дельта t . Здесь эпсилон, – индуцированное напряжение, или ЭДС, дельта, – «изменение», фи, – магнитный поток, и t – время.Поток и ЭДС пропорциональны, потому что они увеличиваются или уменьшаются на одну и ту же величину.

Увеличение количества витков в катушке с проволокой увеличивает магнитный поток, что, следовательно, увеличивает ЭДС. Время и ЭДС обратно пропорциональны, потому что по мере увеличения изменения времени величина индуцированного напряжения уменьшается. Если вы очень быстро перемещаете магнит через катушку с проволокой, величина индуцированного напряжения увеличивается, потому что изменение во времени уменьшается.

Закон Фарадея применим не только к лабораторным экспериментам, и мы можем видеть его примеры в действии повсюду вокруг нас в повседневной жизни.В генераторах, двигателях, трансформаторах, электрических инструментах и ​​индукционных плитах используется закон Фарадея, который позволяет нам ездить на работу, снабжать электроэнергией дома, готовить еду и, конечно же, зажигать!

Результаты обучения

После этого видеоурока вы сможете:

  • Описывать, что такое электромагнитная индукция
  • Объясните, что такое закон Фарадея, и определите уравнение, которое с ним совпадает.
  • Обобщите взаимосвязь между магнитным потоком, временем и ЭДС согласно закону Фарадея
  • Найдите примеры закона Фарадея в бытовой технике

CBSE class 12 Physics Notes Электромагнитная индукция

В этой статье доступны мудрые примечания к главам CBSE class 12 Physics.Эти примечания основаны на главе 6 «Электромагнитная индукция» учебника NCERT для 12 класса физики. Эти заметки важны для экзамена CBSE class 12 Physics 2017.

Темы, затронутые в этой главе, приведены ниже

Эксперименты Фарадея и Генри

Магнитный поток

Электромагнитная индукция

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Закон Ленца и сохранение энергии

Двигательная электродвижущая сила

Примечания следующие

Эксперименты Фарадея и Генри

Открытие и понимание электромагнитной индукции основано на длинной серии экспериментов, проведенных Генри и Фарадеем.

Эксперимент 1:

Источник изображения: Учебники NCERT

Если северный полюс стержневого магнита прижат к катушке, стрелка гальванометра отклонится, указывая на наличие электрического тока в катушке. Это отклонение длится до тех пор, пока стержневой магнит остается в движении.
Гальванометр не показывает отклонения, когда магнит удерживается в покое. Когда магнит отодвигается от катушки, гальванометр показывает отклонение в противоположном направлении, что указывает на изменение направления тока.
Это показывает относительное движение между магнитом и катушкой, которое отвечает за генерацию (индукцию) электрического тока в катушке.

CBSE Class 12th Physics Notes: Magnetism and Matter (Part – I)

Эксперимент 2:

Источник изображения: Учебники NCERT

Если стержневой магнит заменен второй катушкой C 2 (как показано на рисунке выше), подключенной к батарее.Постоянный ток в катушке C 2 создает постоянное магнитное поле.

Если катушка C 2 перемещается в сторону катушки C 1 , то гальванометр показывает отклонение. Это означает, что в катушке C 1 индуцируется электрический ток.

Когда C 2 отодвигается, гальванометр снова показывает отклонение, но на этот раз в противоположном направлении. Прогиб будет наблюдаться, пока катушка C 2 находится в движении.

Когда катушка C 2 удерживается неподвижной, а C 1 перемещается, наблюдаются те же эффекты.Опять же, это относительное движение между катушками, которое индуцирует электрический ток.

Эксперимент 3:

Источник изображения: учебники NCERT

Фарадей показал, что это относительное движение не является абсолютным требованием. На приведенном выше рисунке показаны две катушки C 1 и C 2 , удерживаемые в неподвижном состоянии. Катушка C 1 подключена к гальванометру G, а вторая катушка C 2 подключена к батарее через ключ K.

Гальванометр показывает кратковременное отклонение при нажатии кнопки K. Стрелка гальванометра немедленно возвращается на ноль. Если кнопку держать нажатой постоянно, гальванометр не прогибается. Когда ключ отпускается, снова наблюдается кратковременное отклонение, но в противоположном направлении. Также наблюдается, что отклонение резко увеличивается, когда железный стержень вставляется в катушки вдоль их оси.

Магнитный поток:

Число силовых линий магнитного поля, пересекающих любую поверхность, обычно называется магнитным потоком (ϕ), проходящим через эту поверхность.

ϕ = B . А cos θ

Где B – магнитное поле, A – поверхность, ϕ – угол между магнитным полем и вектором площади. Единица измерения магнитного потока в системе СИ – вебер.

Электромагнитная индукция:

Это явление производства ЭДС. в проводнике из-за изменения связанного с ним магнитного потока. Создаваемая таким образом ЭДС называется индуцированной э.м.ф. и ток называется индуцированным током.

Закон электромагнитной индукции Фарадея:

Величина наведенной ЭДС в цепи равна скорости изменения магнитного потока в цепи во времени. Математически индуцированная ЭДС определяется как ε = – (d ϕ / d t ).

Отрицательный знак показывает, что ток, наведенный в цепи, всегда течет в таком направлении, что он противодействует изменению или причине, противодействующей изменению, или причине, вызывающей его.

В случае плотно намотанной катушки из N витков изменение магнитного потока, связанное с каждым витком, одинаково. Следовательно, выражение для полной наведенной ЭДС имеет вид

ε = – Н (d ϕ / d t )

Наведенную ЭДС можно увеличить, увеличив количество витков N замкнутой катушки.

Поток можно изменять, изменяя один или несколько членов B , A и θ.

Закон Ленца и сохранение энергии

Полярность наведенной ЭДС такова, что она имеет тенденцию производить ток, который противодействует изменению магнитного потока, создавшего его.

ε = – Н (d ϕ / d t )

Знак минус в этом уравнении представляет этот эффект.

Источник изображения: учебники NCERT

На приведенном выше рисунке (а), когда северный полюс стержневого магнита подталкивается к закрытой катушке, магнитный поток через катушку увеличивается.Следовательно, ток индуцируется в катушке в таком направлении, что он препятствует увеличению магнитного потока. Это возможно только в том случае, если ток в катушке направлен против часовой стрелки по отношению к наблюдателю, находящемуся сбоку от магнита. Обратный случай показан на рисунке (б).

Закон Ленца соответствует принципу сохранения энергии. Здесь, когда N-полюс стержневого магнита вставляется в катушку, как показано, направление индуцированного тока в катушке будет действовать как N-полюс. Таким образом, необходимо выполнить работу против силы магнитного отталкивания, чтобы протолкнуть магнит в катушку.Электроэнергия, произведенная в катушке за счет выполненных работ

Двигательная электродвижущая сила

Источник изображения: учебники NCERT

Предположим, что прямой проводник движется в однородном и не зависящем от времени магнитном поле. На приведенном выше рисунке наведенная э.д.с. определяется как ε = – [d ( Blx ) / d t ] = Blv {где d x / d t = – v }.

Молекулярные образцы, специально разработанные для экспериментов по прецизионной спектроскопии

Разрешение любого спектроскопического эксперимента в конечном итоге ограничено временем наблюдения. Возможность создавать медленные, но интенсивные молекулярные пучки значительно увеличивает достижимое время наблюдения и, следовательно, разрешение в спектроскопическом эксперименте. Такие медленные молекулярные образцы являются идеальной отправной точкой для новых экспериментов по прецизионной спектроскопии, нацеленных, например, на определение изменения во времени фундаментальных констант или эффекта нарушения четности в хиральных молекулах.Мы рассматриваем использование замедленных киральных полярных молекул для выполнения вращательной спектроскопии с очень высоким разрешением с целью измерения разницы энергий двух энантиомеров из-за нарушения четности. Используя скорости молекул около 20 мс -1 и микроволновый резонатор, состоящий из отражателей 50 см (в диаметре) и расстояние между отражателями до одного метра, спектральное разрешение порядка нескольких Гц становится возможным с использованием Фурье. трансформирующая микроволновая спектроскопия.Этого должно быть достаточно, чтобы устранить эффект нарушения четности для частиц, содержащих тяжелые атомы, таких как SOCH 3 Ph и SeOFI. Мы также обсуждаем возможности использования захваченных молекул для спектроскопии высокого разрешения и выясняем их преимущества, такие как длительное время наблюдения, и их недостатки, такие как уширение линий из-за неоднородных полей захвата.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *